KR102580112B1 - 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 폐유리, 태양광 폐유리, 일반 파유리 등의 폐유리를 회수하여 글라스비드, 특히 도로 표지용 글라스비드를 제조할 수 있게 하는 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법은, a) 폐태양광패널에서 폐유리를 분리하는 단계;를 포함하는 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법에 있어서, 상기 a) 단계는 상기 폐태양광패널을 소정 온도로 가열하는 공정과, 소정 온도로 가열된 나이프로 상기 폐태양광패널에서 폐유리와 백시트의 접착면을 커팅하여 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드{GLASS BEAD MANUFACTURING METHOD AND GLASS BEADS USING WASTE GLASS}

본 발명은 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 폐유리, 태양광 폐유리, 일반 파유리 등의 폐유리를 회수하여 글라스비드, 특히 도로 표지용 글라스비드를 제조할 수 있게 하는 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드에 관한 것이다.

일반적으로 도로표지용 글라스비드(Glass bead)는 차선용 도료 내에 혼합되어 도포되거나, 도로에 차선용 도료가 페인팅된 직후 경화 전 살포함으로써 글라스비드에 의해서 빛이 반사되게 하여, 야간이나 우천 중에도 차선 등을 쉽게 식별할 수 있게 한다.

이러한 글라스비드는 등록특허 제10-0232478호 등에서 확인할 수 있는 바와 같이, 유리분말을 고온으로 가열하여 용융되면서 비드화된 유리분말을 냉각시켜 글라스비드를 수집하는 방식으로 제조된다.

한편 최근에는 자원을 재활용하기 위해 폐유리를 이용하여 제조되는 방법이 제시되고 있으며, 일반적으로 이러한 폐유리는 그 사용목적에 따라 함유되어 있는 첨가물(불순물)이 상이하므로 각각 다른 방법으로 유리만을 분리하여 회수해야 하며, 이때 사용되는 폐유리로는 크게 자동차 유리, 태양광패널에 사용된 유리, 기타 파유리가 있다.

일례로 태양광패널에 사용된 유리, 즉 폐태양광패널의 유리는 일반적으로 강화유리 / 봉지제 / 셀(실리콘) / 봉제지 / 백시트의 샌드위치 구조로 형성되며, 층간 봉지제로는 에틸렌초산비닐(Ethylene vinyl acetate; EVA)이 사용된다.

이러한 구조의 폐태양광패널의 유리를 재사용하기 위해, 봉지제로 사용된 EVA 성분을 제거하여 각 층을 완전히 분리하는 것이 경제적이며, 관련 기술로는 유기용매법, 질산법, 열분해법, 유동층 연소법 등이 있다.

그런데 유기용매법과 질산법은 각각 10~20일, 25시간 정도의 장시간 처리가 요구되고, 공정 중 발생되는 공정 폐액의 2차 환경오염 요소가 존재하며 회수되는 태양전지 셀이 분리 중 EVA의 스웰링(부풀음) 현상으로 파손되는 문제점이 있다.

아울러 열분해법과 유동층 연소법은 각각 520, 450도 이상의 고온조건이 요구되어 공정 중 NOx 등 유해 가스가 발생함은 물론, 태양전지 셀을 감싸고 있는 봉지제(EVA)가 유리/봉지제/셀의 밀실한 공간에서 450도 이상의 온도에서 열분해되어 CO, CO2 및 VOCs 가스를 발생하게 되고, 발생된 가스는 상대적으로 약한 셀쪽으로 분출됨과 동시에 셀이 파손되는 단점이 있다.

이에 폐유리를 활용해 글라스비드를 제조하되, 상기한 문제점을 해결하면서 친환경적이고 경제적인 제조 방법의 필요성이 제기되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

폐유리의 불순물, 특히 폐태양광패널의 백시트 및 잔류 봉지제(EVA)를 효과적으로 제거하여 순수 폐유리를 활용해 글라스비드 제조를 가능하게 하는 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 상기 잔류 봉지제를 제거함에 있어, 서로 다른 온도에서 2차에 걸쳐 가열하여 제거함에 따라 제거 효율 및 작업 효율을 향상시키고, 폐태양광패널에 폐유리를 보다 완전하게 분리할 수 있게 하는 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 글라스비드를 제조함에 있어 글라스비드의 표면을 코팅하여 내구성을 개선하고, 사용 목적에 맞게 균질의 글라드비드를 제조할 수 있게 하는 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법은,

a) 폐태양광패널에서 폐유리를 분리하는 단계;를 포함하는 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법에 있어서,

상기 a) 단계는 상기 폐태양광패널을 소정 온도로 가열하는 공정과, 소정 온도로 가열된 나이프로 상기 폐태양광패널에서 폐유리와 백시트의 접착면을 커팅하여 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법에서,

b) 백시트가 제거된 상기 a) 단계의 폐유리를 소정 온도로 가열하여 잔류 봉지제를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법에서,

c) 폐유리를 이용해 글라스비드를 제조하는 단계;를 더 포함하되,

상기 c) 단계는 폐유리를 소정의 입도로 분쇄하여 회수하는 공정과, 파쇄된 폐유리를 가열하여 용융시키는 공정과, 비드화된 폐유리를 송풍 및 냉각하는 공정과, 냉각된 글라스비드를 세척 및 건조하는 공정과, 글라스비드의 표면을 코팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드는,

소정 온도로 가열된 나이프를 이용해 소정 온도로 가열된 폐태양광패널의 폐유리와 백시트의 접착면을 커팅하여 분리된 폐유리로 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드는,

폐유리에 포함된 불순물, 특히 태양광패널을 형성하는 백시트 및 봉지제를 보다 효과적으로 완전하게 제거하여 순수 폐유리를 활용해 글라스비드의 생산성 및 품질을 높이고,

특히 폐유리와 백시트의 계면 부위를 소정 온도로 가열한 상태에서, 소정 온도로 가열된 나이프로 상기 계면 부위를 커팅하여 폐태양광패널에서 백시트를 효과적으로 분리하여 제거할 수 있으면서, 폐태양광패널의 종류와 크기에 따라 나이프에 가해지는 부하를 최소화하여 나이프의 손상이나 마모 또는 파손을 최소화하면서 나이프를 간단하게 교체하여 유지 보수 비용과 시간을 절감하면서 작업자의 편의를 도모할 수 있고,

글라스비드 제조 공정에서 표면 코팅을 통해 글라스비드의 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 글라스비드 제조 방법의 블록도.
도 2, 도 3은 본 발명에 따른 폐유리 회수유닛의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 열처리부재의 사진도.
도 5는 본 발명에 따른 백시트 제거 공정 사진도.
도 6은 본 발명에 따른 분리되는 태양광패널의 폐유리의 각 단계별 사진도.
도 7은 본 발명에 따른 나이프의 요부 사시도.
도 8은 도 7의 정면도.
도 9는 도 7의 요부 평면도.
도 10은 도 7의 측면도.
도 11은 도 7의 요부 측면도.
도 12는 본 발명에 따른 폐유리 회수유닛에 사용되는 랙의 실시도.
도 13은 본 발명에 따른 폐유리 회수유닛에 사용되는 프레스의 실시도.
도 14는 본 발명에 따른 자동차 폐유리 회수방법의 실시도.
도 15는 본 발명에 따른 폐유리 회수 방법의 개략적인 블록도.
도 16, 도 17은 본 발명의 풀림 방지 구조를 도시한 요부 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 게시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1 ~, ~제2 ~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드에 관한 것으로,

순수 폐유리 회수를 위한 방법으로써, a) 프레임이 제거된 폐태양광패널에서 백시트를 제거하는 단계(M2); b) 백시트가 제거된 상기 a) 단계의 폐유리에서 잔류 봉지제를 제거하는 단계(M3);와, 순수 폐유릴를 이용해 글라스비드를 제조하는 방법으로써 c) 상기 a) 단계에서 분리된 폐유리 또는 상기 b) 단계에서 잔류 봉지제가 제거된 폐유리를 이용해 글라스비드를 제조하는 단계(M4);를 포함하고,

상기 a) 단계(M2)는 상기 폐태양광패널을 소정 온도로 가열하는 공정과, 소정 온도로 가열된 나이프(N)로 상기 폐태양광패널에서 폐유리(G)와 백시트(BS)의 접착면을 커팅하여 분리하는 공정을 포함한다.

아울러 상기 b) 단계(M3)는 상기 a) 단계의 폐유리를 소정 온도로 가열하여 잔류 봉지제(EVA)를 제거한다.

이때 본 발명에 따른 글라스비드는 공정 조건에 따라 상기 a) 단계의 폐유리 또는 상기 b) 단계의 폐유리를 선택하여 제조될 수 있다. 즉, 백시트(BS) 제거 시 잔류 봉지제가 함께 충분히 제거되면 상기 b) 단계를 거치지 않고 상기 a) 단계의 폐유리를 바로 이용해 글라스비드 제조 단계로 넘어갈 수 있다.

상기 c) 단계(M4)는 상기 a) 단계 또는 b) 단계의 폐유리를 소정의 입도로 분쇄하여 회수하는 공정과, 파쇄된 폐유리를 가열하여 용융시키는 공정과, 비드화된 폐유리를 송풍 및 냉각하는 공정과, 냉각된 글라스비드를 세척 및 건조하는 공정과, 글라스비드의 표면을 코팅하는 공정을 포함한다.

설명에 앞서 일반적으로 폐유리의 재활용을 이용하여 도로표지용 글라스비드를 제조함에 있어 사용되는 폐유리는 굴절률이 1.50~1.80이면서, 재귀반사 성능이 충분하고, 그 크기가 0.3~mm가 되도록 제조되어야 하는 등 소정의 조건을 만족해야 하기 때문에, 모든 종류의 폐유리를 재활용할 수 있는 것이 아니라, 해당되는 조건을 만족할 수 있는 종류의 유리, 다시 말해 유리창, 산업용 유리 등과 같은 일반 파유리, 자동차의 폐유리, 폐태양광패널의 폐유리가 사용되어야 한다.

즉, 본 실시예에서는 현재 환경적으로 문제가 되고 있는 자동차 폐유리와 폐태양광패널의 폐유리를 안정적이고 저비용으로 효율적으로 회수하고, 이러한 폐기물을 이용해 도로표지용 글라스비드를 제조하여 환경순환적 재자원화를 달성하고자 한다.

이를 위해 본 발명은 폐유리 회수 방법에 있어, 파유리 회수유닛(A1), 자동차 폐유리 회수유닛(A2), 태양광패널의 폐유리 회수유닛(A3)을 이용하여 각각의 폐유리 종류에 따라 가장 적합한 방법으로 회수하고자 한다.

우선 도면에 도시되지 않았으나, 상기 파유리 회수유닛(A1)은 투입되는 유리창, 산업용 유리 등과 같은 파유리를 일반적으로 사용되는 조 크러셔(Jaw Crasher) 또는 해머 크러셔(Hammer Crasher)를 이용, 미리 설정된 입도 크기로 파쇄하여 후술하는 글라스비드 제조유닛으로 회수되게 하며, 이는 종래에 공지된 기술로써 이에 대한 자세한 설명을 생략한다.

도 2 및 도 3은 상기 태양광패널의 폐유리 회수유닛(A3)의 개략적인 구성을 나타낸 것으로, 상기 파유리 회수유닛(A1)과 이격 배치되어 투입되는 태양광 폐유리를 파쇄하고 가열하여 미리 설정된 입도 크기를 가진 태양광 폐유리를 회수하기 위한 것으로, 그 구체적인 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 사전 준비 단계로써 프레임 분리 단계(M1), 본격적인 회수 단계로써 a) 백시트 분리단계(M2), b) 봉지제(EVA, Ethylene Vinyl Acetate) 분리단계(M3)로 구성된다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 먼저 태양광패널의 폐유리 회수유닛(A3)은 폐태양광패널의 폐유리에 부착된 프레임을 제거하기 위한 프레임제거부(A31)가 구비된다.

상기 프레임제거부(A31)는 복수의 층으로 적재된 태양광패널의 폐유리, 더욱 정확하게는 PV(Photovoltaic) 패널에 부착된 알루미늄(Al) 재질의 프레임을 분리하게 된다.

상기 프레임제거부(A31)에서 프레임이 제거된 폐유리(G)는 컨베이어부(A32)를 통하여 제거부(A33)로 이송된다.

본 발명은 폐유리(G)에 포함된 백시트(BS)와 잔류 봉지제(EVA)를 서로 다른 온도로 가열하여 단계별로 분리(잔류 봉지제 제거 단계는 생략될 수 있음)하는 것을 특징으로 하는 바, 이를 위하여 상기 제거부(A33)에는 2개의 가열부재(F)가 각각 구비되는 것이 바람직하나, 하나의 가열부재(F)를 도입하여 작업자의 조작으로 서로 다른 온도로 설정되는 것도 가능하며 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제거부(A33)를 제1 제거부(A331)와 제2 제거부(A332)로 구성하고, 상기 제1 제거부(A331) 및 제2 제거부(A332)에 가열부재(F)를 각각 구성하는 실시예를 도시하였다.

상기 가열부재(F)는 전기로, 가스로, 플라즈마 램프, 전열램프, 열풍기, 열선, 적외선, 가열된 판, 전자기파 등을 이용할 수 있다.

다시 본 발명은 제1 제거부(A331)를 통하여 백시트(BS)를 분리하는 단계(M2)를 진행하고, 제2 제거부(A332)를 통하여 폐유리(G)를 2차로 가열하여 잔류 봉지제를 증발 및 제거시키는 단계(M3)를 진행한다.

상기 제1 제거부(A331)에서는 폐유리와 백시트의 접합부, 즉 EVA 접착면을 순간적으로 150~250℃까지 가열하여 접착력을 낮춘다.

그 이유로써, 백시트에 사용되는 접착제는 폴리우레탄 2 액형 접착제와 같은 내구성이 높은 고분자 접착제가 사용되고 있으며, 이들 고분자 접착제들의 경우, 고온을 이용해 접착력을 떨어뜨리지 않으면 제거부(A331)에서는 백시트 분리가 어려워지므로, 태양광패널의 폐유리의 노후 정도에 따라 차이가 있을 수 있지만, 단시간 내에 백시트에 사용된 접착제의 접착력을 감소시키기 위해서는 가열 온도를 최로 100도 이상으로 유지시켜야 하며, 또한 온도 변화에 강하면서, 가수 분해가 잘 되지 않는 복합 접착제의 경우에는 200도 이상에서 분리가 가능할 수 있기 때문에, 효과적인 백시트 접착제의 제거가 이루어지도록 하기 위함이다.

또한, 백시트의 편리한 분리를 위해서는 EVA(Ethylene vinyl acetate)가 인화되거나, 탄화 또는 경화되지 않는 상황에서 백시트의 접착제만 녹아야 백시트 분리가 용이한데, 이때 EVA의 인화점은 260도이므로, 제1 가열부(A331)에서 가해지는 열은 100 ~ 250도로 설정되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 제거부(A33)에는 태양광패널의 폐유리에서 백시트를 직접 분리하여 제거하기 위한 커팅수단이 구비된다.

상기 커팅수단은 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 제거부(A331) 내에서 승강 가능하게 설치되는 본체부(N1), 상기 본체부(N1)의 전단부(폐태양광패널의 이송방향을 기준으로는 후단부)에 장착되는 나이프(N), 상기 본체부(N1)에 내장되어 상기 나이프(N)를 가열하는 히팅부(N2)를 포함한다.

상기 본체부(N1)는 승강부에 의해 승강하여, 상기 나이프(N)를 폐태양광패널의 이송 경로에 위치시켜 폐태양광패널의 폐유리(G)와 백시트(BS) 사이의 경계 부위, 즉 EVA 접착면을 커팅하여 분리시킨다.

즉, 폐태양광패널이 소정의 온도로 가열되어 백시트의 접착제가 녹은 상태에서, 폐태양광패널보다 더 고온으로 가열된 나이프(N)가 폐태양광패널의 폐유리와 백시트의 접착면을 지나면서 폐태양광패널의 폐유리와 백시트를 서로 커팅하여 분리시킨다.

상기 나이프(N)는 그 단면 형상이 반원형, 타원형, 삼각형, 마름모 또는 평행사변형 등의 형상으로 태양광패널의 종류와 크기에 따라 서로 다르게 형성되어 나이프(N)로 폐태양광패널의 폐유리와 백시트를 분리할 때 나이프(N)에 전달되는 부하를 최소화하여 나이프(N)의 수명을 증대시키고, 유지 보수비용과 시간을 감소할 수 있다.

상기 히팅부(N2)는 상기 나이프(N)를 200~550도까지 가열하여 충분한 열을 유지한 상태에서 폐유리와 백시트가 접합된 EVA 접착면을 커팅하여 폐유리를 분리한다.

이러한 히팅부(N2)는 EVA 접착면에 대한 분리 처리를 신속하고 정확하게 하며, 나이프의 손상을 방지한다.

아울러 상기 나이프(N)는 도 11과 같이 상기 본체부(N1)의 전단부에 볼트와 너트로 결합되어 교체 가능하게 할 수 있으며, 바람직하게는 풀림 방지 구조를 적용(도 16 및 도 17 참고)하여 나이프(N)의 결합을 보다 견고하게 유지하고 이와 관련해서는 후술한다.

다시 상기 나이프(N)는 칼날의 중앙 끝단부의 폭방향 중심선에 대하여 양측 칼날이 10~45의 각도로 경사지게 형성된다.

상기 나이프(N)의 칼날 각도(a)가 10도 미만인 경우 폐태양광패널과의 접촉에 따른 압력이 너무 작아 폐태양광패널의 이동에 따른 커팅 작업이 불균일하게 진해되어 신속성과 정확성이 저하되고, 상기 나이프(N)의 칼날 각도(a)가 45도를 초과하는 경우 폐태양광패널과 나이프(N)의 접촉에 따른 압력이 너무 커서 응력 집중에 따라 폐태양광패널 또는 나이프(N)가 손상되거나 마모되어 유지보수 비용과 시간이 증가하고 재활용 효율이 감소된다.

도 5는 상기 a) 단계(M2)를 통해 백시트(BS)가 분리되는 공정을 촬영한 사진도이다.

다음 상기 b) 단계(M3)를 위해, 상기 제2 제거부(A332)는 백시트가 제거된 폐유리에 고온의 열을 가해 폐유리에 부착된 잔류 봉지제(EVA), 셀(실리콘)을 제거하는 것으로, 열선(PL)이 구비되어 상기 폐유리가 삽입되는 랙(L) 또는 열선(PL)이 구비되는 프레스(P)를 이용하여 직접 가열하는 직접가열방식, 적외선 또는 열풍기 등을 이용하는 간접가열방식 또는 이들 중 둘 이상을 함께 혼용하여 사용할 수 있다.

이때 상기 제2 제거부(A332)에서 가해지는 열은 350~700℃로 설정된다.

이어서 도 12 및 도 13에는 랙(L)과 프레스(P)를 이용한 직접 가열방식이 도시되어 있다.

구체적으로 상기 열선이나 기타 방법으로 열에너지를 전달하여 가열시킬 수 있는 기능이 구비되는 랙을 상기 폐유리에 결착한 후, 상기 가열부재를 이용하여 350~700℃온도로 가열하면, 랙을 통해 열이 폐유리에 직접적으로 가열되는 것이 병행됨에 따라 에너지 손실을 최소화 할 수 있고, 다층으로 상기 가열부재에 적층할 수 있어 다량의 폐유리를 함께 작업이 가능하며, 폐유리를 견고하게 고정함에 따라 EVA 증발 충격이나 열충격에 의한 폐유리의 파손을 방지할 수 있다.

상기 랙(L)은 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 기공부(L4)가 형성된 격자형 망으로, 상부랙(L1)과 하부랙(L2) 및 이 상부랙(L1)과 하부랙(L2)을 연결하는 연결바(L3)로 이루어질 수 있으며, 상기 상부랙(L1) 또는 하부랙(L2) 또는 이들 모두에는 열선(PL)이 구비되어 열선(PL)을 통해 폐유리(G)에 직접적으로 열을 전달하여 작업효율을 높일 수 있다.

특히 폐유리의 온전한 회수를 위해 기공부(L4)를 형성하여, 증발되는 EVA의 압력으로 인해 폐유리가 파손되는 것을 방지하고, 나아가 효과적으로 열순환이 될 수 있도록 한다.

또한 상기 랙(L)에 결합한 후 상기 가열부재를 통한 처리시간은 0.5~5시간 내외로 설정되는 것이 바람직하다.

또한 또 다른 직접가열방식으로 앞서 백시트 제거 시 사용된 것과 같이 열선이 구비된 프레스(P)를 이용하여 폐유리에 직접 열을 가열하여 접촉열을 이용해 EVA를 증발시켜 에너지 손실을 줄이고 처리속도를 높일 수 있다.(도 13 참조)

또한 프레스(P)를 이용하여 폐유리에 밀착시키면, 폐유리를 견고하게 고정할 수 있어 EVA 증발 충격이나 열충격에 의한 폐유리의 파손을 막을 수 있으며, 앞서 랙과 동일하게 상기 프레스(P)에는 배기를 위한 홈이 형성되어야 하며, 이는 프레스(P)의 접촉면(P1), 즉 폐유리와 밀착되는 면을 평탄한 면이 아닌 주름부(P2)가 형성된 면으로 구성하여 이를 해결할 수 있다.

구체적으로 상기 주름부에 형성된 홈은 0.1~10 mm 깊이, 1~30 mm의 너비로 형성되며, 배기유로간 간격은 5~30 mm의 너비로 형성되는 것이 바람직하다.

나아가 제2 제거부(A332)의 가열부재(F)는 상기 제1 제거부(A331)와의 연속성을 위해, 제1 제거부(A331)에서 사용된 전기로, 가스로, 플라즈마 램프, 전열램프, 열풍기, 열선, 적외선, 가열된 판, 전자기파 등을 이용한 간접가열방식이 이용되는 것이 바람직하며, 이때 온도는 350~700도로 설정된다.

상기 도 6의 [A]는 백시트가 제거되기 전, 프레임이 제거된 폐태양광패널의 사진도이고, 도 6의 [B]는 는 2단계 열처리 후 백시트 및 EVA가 제거된 폐유리의 사진도이며, 도 6의 [C]는 상기 도 6의 [B]의 사진에서 셀(C)을 제거한 폐유리의 사진도이다.

이어서 상기 c) 단계(M4)는 파쇄(M41) - 균질화(M42) - 용융(비드화)(M43) - 송풍 및 냉각(M44) - 배출(M45) - 코팅(M46) 공정으로 구성된다.

도 2에서는 파쇄 공정으로써 상기 태양광패널의 폐유리 회수유닛(A3)에 파쇄부(A34)가 더 구비되어 태양광패널의 폐유리를 수세 세정, 케미컬 세정한 후, 미리 설정된 입도 크기로 파쇄하여 후술하는 글라스비드 제조유닛으로 투입되는 실시예가 도시되어 있으나, 상기 파쇄부(A34)는 태양광패널의 폐유리 회수유닛(A3)이 아닌 글라스비드 제조유닛에 연결된 형태일 수도 있다.

이어서 자동차 폐유리 회수 유닛(A2)은 투입되는 자동차 폐유리를 파쇄하고, 파쇄 시 자동차 폐유리에서 분리되어 발생된 필름을 제거하여 미리 설정된 입도 크기를 가지는 자동차 폐유리만을 회수하도록 형성된다.

이러한 자동차 폐유리 회수 유닛(A2)은 도 14에 도시된 바와 같이, 분쇄부(A21), 컨베이어이송부(A22), 블로어부(A23) 및 드럼 스크린부(A24)로 이루어진다.

먼저, 분쇄부(A21)는 투입된 자동차 폐유리를 향해 물리적으로 압력을 가해 파쇄가 이루어지도록 하는 자동차 폐유리 분쇄단계에 사용된다.

분쇄부(A21)는 일반적인 조 크러셔 또는 해머 크러셔로 이루어지며, 투입된 자동차 폐유리를 반복적으로 파쇄한다.

컨베이어이송부(A22)는 분쇄부(A21)에 의해 파쇄된 자동차 폐유리를 회수 경로를 따라 이동시키도록 형성되며, 상향 경사지도록 배치된다(분쇄된 폐유리를 상방향으로 이송시키는 단계).

바람직하게는, 컨베이어이송부(A22)는 서로 이격되어 한 쌍 이상으로 배치되며 인접하는 컨베이어이송부 사이에 단차가 형성될 수 있도록 한다.

그리고 블로어부(A23)는 상기 컨베이어이송부(A22) 상에, 더욱 구체적으로는 한 쌍의 컨베이어이송부(A22) 사이의 이격 공간에 배치되고, 낙하하는 자동차 폐유리를 향하여 강한 바람을 전달, 자동차 폐유리에 부착된 상태에서 분쇄부를 통하여 분쇄하는 과정에서 분리된 PVB(Polyvinyl Butyral) 필름이 강한 바람에 의해 날아가게 하고, 이때 자중에 의하여 낙하하는 자동차 폐유리는 중력 선별에 의해 1 차로 분리되도록 형성된다(1차 선별단계).

또한, 드럼 스크린부(A24)는 한 쌍의 컨베이어이송부(A22)의 단부에 배치되고, 블로어부(A23)를 통해 1 차 분리된 자동차 폐유리에 잔류하는 PVB 필름을 회전을 통해 2 차로 분리하도록 형성되며, 이때 분리된 PVB 필름은 별도의 상자 또는 호퍼 등에 모아질 수 있다.

상기 자동차 폐유리 회수 유닛(A31)은 PVB 필름에 대한 분리 성능을 향상시키기 위하여 각 공정을 복수번 반복할 수 있도록 둘 이상으로 구비될 수 있으며, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.

본 실시예에 따른 파유리 회수 유닛(A1), 자동차 폐유리 회수 유닛(A2) 및 폐태양광패널의 폐유리 회수 유닛(A3)은 미리 설정된 동일한 입도 크기를 가지는 파유리, 자동차 폐유리, 폐태양광패널의 폐유리가 각각의 서로 다른 경로를 따르며 회수된 후, 글라스비드 제조를 위해 글라스비드 제조유닛에 함께 취합되어 다음과 같은 공정을 거치게 된다.(도 15 참조)

여기서, 글라스비드 제조유닛으로 투입되는 폐유리, 즉 복수의 공정을 거치며 가공된 상태로 이루어지는 파유리, 자동차 폐유리, 폐태양광패널의 폐유리의 입도 크기는 0.3 ~ 2 mm 로 미리 설정되는 것이 바람직하다.

이는 현재 정부에서 지정하고 있는 글라스비드의 KS 입도 기준은 KS L 2521 : 2017의 가호1호 경우, 850 um, 600 um, 300um, 106 um 체, 나호1호의 경우 600 um, 300 um, 150 um 체를 이용해 각 체에 남는 비율을 기반으로 구성되어 있는데, 해당 크기의 글라스비드를 안정적으로 생산하기 위해서는, 파쇄 과정에서 해당 범위의 글라스비드보다 큰 크기로 파쇄가 되어야 하며, 이와 같이 진행이 되어야 이후 단계에서 체거름 후 글라스비드 제조 과정에서 안정적인 생산이 가능하고, 생산 뒤 고른 분포의 입도를 가진 글라스비드가 생산될 수 있기 때문이다.

이와 같이, 글라스비드 제조유닛으로 미리 설정된 입도 크기를 가지는 파유리, 자동차 폐유리, 폐태양광패널의 폐유리가 함께 취합되게 되면, 수세 세정, 케미컬 세정(Toluen, MEK, DMC 등 이용) 등의 공정을 통해 분쇄된 각각의 폐유리의 불순물을 제거한 후, 하기의 용융 공정과 송풍 및 냉각 공정을 통해 한 번에 글라스비드가 제조되도록 한다.

보다 구체적으로 불순물이 제거된 폐유리는 혼합단계를 통해 믹싱되고, 믹싱된 폐유리를 회수 경로를 따라 이동시켜 퍼니스(Furnace)에 투입하면, 상기 파쇄된 폐유리가 열에 의해 용융되어 비드화 된다(용융단계).

상기 용융단계에 의해 형성된 비드는 진동피더(Vibrating feeder)를 통해 분류하고, 분류된 비드는 송풍기/반응기 냉각부에 냉각 재킷 등을 이용하여 냉각하는 냉각단계를 진행한다.

구체적으로 상기 비드는 반응기 내부를 유영하면서 원형의 형태를 이루게 되며, 빠르게 냉각되지 않거나, 잠열을 가지고 생산된 뒤 보관 창고로 가는 경우, 글라스비드가 서로 부딪히며 들러붙거나, 찌그러지거나, 무게에 의해 눌림 등으로 인해 불량품이 발생하는 경우가 많기 때문에, 이러한 문제의 해결을 위하여 반응기 냉각부에 냉각재킷을 구비하거나, 냉각 스파이럴(cooling spiral)을 사용할 필요가 있다.

그리고 본 실시예에서는 송풍 및 냉각 단계에서 냉각 효율을 높이고, 송풍기에 사용되는 전력 사용량을 절감하기 위하여 반응기 냉각부에 수냉식 냉각유닛, 더욱 구체적으로는 수냉식 재킷을 구비하고, 지하수를 순환시키거나, 외부냉각 타워와 연계한 상수도를 연결하여 표면이 융용된 비드가 빠르게 구형으로 변하면서 냉각될 수 있게 함으로써, 글라스비드의 불량률을 절감하면서, 냉각 비용을 최소화할 수도 있다.

이외에도, 반응기 냉각부 표면에 열전소자를 구비하여, 내부는 냉각, 외부는 발열하도록 만들고, 반응기 표면에 요철을 형성하여 냉각 효율을 극대화함으로써, 냉각에 들어가는 전력비용 및 상수도 비용을 효율적으로 절감하게 할 수도 있다.

상기와 같이 냉각단계가 완료되면, 이를 다시한번 세척하여 표면의 불순물을 제거하고, 세척에 의해 남아있는 물기를 건조시키는 건조단계를 진행한 후, 제조 완료된 비드 중 불량품을 선별하는 선별공정을 통하여 비드를 제작하게 된다.

본 발명은 상기와 같이 복수의 공정들을 통해 파유리, 자동차 폐유리, 폐태양광패널의 폐유리를 각각 회수하고, 회수된 폐유리를 이용하여 도로표지용 글라스비드를 제조하게 되면, PVB 필름과 함께 열처리를 통해 잔류 봉지제(EVA) 및 폴리실리콘 등이 확실하게 분리 및 제거된 상태에서 글라스비드가 제조되기 때문에, 납(Pb), 비소(As), 안티모니(Sb)가 검출되지 않게 할 수 있고, 도료표지용 글라스비드 제조 기준치에 해당하는 글라스비드의 겉모양, 입도 크기, 성능(굴절률 및 재귀반사 성능)을 효과적으로 만족시킬 수 있다.

또한 도로표지용 글라스비드의 제조를 위하여 자동차 폐유리, 폐태양광패널의 폐유리, 일반 파유리(유리창, 산업용 유리 등)를 각각 서로 다른 공정을 통하여 파쇄 및 분리하여 도로표지용 글라스비드의 제조를 위한 0.3 ~ 2 mm의 입도 크기로 회수되도록 함으로써, 도료표지용 글라스비드 제조에 따른 불량률을 최소화 함과 동시에, 기준치에 부합하는 굴절률 및 재귀반사성능을 가질 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

나아가 본 발명은 자동차 폐유리 파쇄 시 블로어 및 낙차가 있는 컨베이어를 복수개로 설치하여 PVB 필름 등의 분리 성능을 향상시키고, 폐태양광패널의 폐유리 파쇄 시 저온 및 고온을 통한 2차 열처리를 통해 EVA 및 폴리실리콘 등이 확실하게 분리 및 제거되도록 함으로써, 자동차 폐유리 및 폐태양광패널의 폐유리를 이용한 도로표지용 글라스비드 제조 시 납(Pb), 비소(As), 안티모니(Sb)가 검출되지 않도록 할 수 있다.

한편 글라스비드 제조 단계에서 폐유리의 가열은 상기 폐태양광패널의 폐유리 회수유닛(A3)의 가열부재(F)에서 발생하는 폐열을 이용할 수 있다.

또한 일반 글라스비드의 경우, 아미노 실란 계열 화합물을 이용하여 코팅될 수 있다.

이때 사용되는 코팅액은 물 또는 알콜(Alcohol) 기타 용매의 100 중량부에 아미노 실란을 0.5~5 중량부를 용해하여 조성되며, 이를 글라스비드와 혼입, 3~5분간 믹서에서 교반한 후, 액상과 글라스비드를 분리하고, 이를 자연건조, 혹은 열풍건조 등을 하여 글라스비드 표면을 아미노실란으로 코팅하여 내구성을 개선한다.

아울러 코어 비드의 경우 0.5 ~ 0.15mm 사이즈의 구형으로 제조될 수 있다.

한편 본 발명은 상기 나이프(N)와 본체부(N1)의 볼트 결합 구조에 풀림 방지 구조를 적용하여 커팅 중 진동이나 압력에 의해 볼트가 풀려서 헐거워지는 등의 문제점을 해결한다.

도 16 및 도 17에는 도 11과 다르게 나이프(N)의 테일부(Na)가 본체부(N1)의 상면에 직결되는 실시예가 대표적으로 도시되어 있다.

도 16 및 도 17을 참고하면, 먼저 상기 나이프(N)를 고정시키는 풀림 방지 볼트(B)는 길이방향으로 인출공(B1)이 관통하여 형성되어 있고, 상기 인출공(B1)에 끼워져 헤드(Ba) 방향으로 탄성 지지되되 선단부의 테두리를 따라 힌지 결합되어 펼침 방향으로 회동하도록 탄성 지지되며 나사부(Bb)의 외면에서 미세 돌출되는 길이를 갖는 걸림편(B21)들을 구비한 심부재(B2)를 더 포함하고,

상기 본체부(N1)에 마련된 풀림 방지 체결공(H)은 암나사부(H1)의 저부로 나사산이 형성되지 않는 승강홈(H2)이 연장 연결되어 있고, 상기 승강홈(H2)에 끼워져 암나사부(H1) 방향으로 탄성 지지되는 가압판(H2)을 더 포함하여,

상기 풀림 방지 볼트(B)를 상기 나이프(N)를 관통하게 끼워서 상기 풀림 방지 체결공(H)에 체결 시, 상기 걸림편(B21)들이 상기 승강홈(H2)의 내면에 억지 끼움되면서, 상기 가압판(H2)이 상기 풀림 방지 볼트(B)를 외측으로 탄성 가압하여 와셔로 기능하는 것을 특징으로 한다.

상기 심부재(B2)는 플랜지부(B22)를 지지하는 제1 스프링(B23)에 의해 헤드부(Ba)를 향해 인입되도록 탄성 지지되어 있으며, 상기 걸림편(B21)들은 나사부(Bb)의 선단부에 방사상으로 배열되어 각각 회동 가능하게 결합되어 있다.

상기 걸림편(B21)들은 토션스프링으로 나사부(Bb)에 밀착되도록 회동하게 탄성 지지되어 있어 심부재(B2)가 인입된 상태에서는 걸림편(B21)들의 뾰족한 각 끝단이 나사부(Bb)의 나사산보다 더 돌출되고, 심부재(B2)가 인출된 상태에서는 걸림편(B21)들이 접혀서 뾰족한 각 끝단이 나사부(Bb) 안쪽에 위치하여 수용된다.

상기 가압판(H2)은 제2 스프링(H3)에 지지되어 승강홈(H2) 상부로 인출되게 탄성 지지되어 있다.

이에 풀림 방지 볼트(B)를 드라이버로 조이면, 드라이버에 의해 상기 심부재(B2)가 밀려서 인출되어 걸림편(B21)들이 나사 체결을 방해하지 않는다.

그리고 풀림 방지 볼트(B)가 승강홈(H2) 높이까지 조여지면 심부재(B2)의 선단부가 상기 가압판(H2)을 누르게 된다.

풀림 방지 볼트(B)를 완전하게 조인 후 드라이버를 떼면 상기 심부재(B2)가 인입되면서 걸림편(B21)들이 펼쳐져 승강홈(H2)의 내면에 접촉하는데, 이때 가압판(H2)이 심부재(B2)의 선단부를 타격하여 걸림편(B21)들이 승강홈(H2)의 내면에 억지 끼움되면서 박히듯이 고정된다.

동시에 상기 가압판(H2)은 풀림 방지 볼트(B) 자체를 길이방향으로 가압하게 되므로 흡사 와셔와 같은 탄성력을 발생시켜 풀림 방지 볼트(B)가 풀리지 않고 안정적으로 체결, 유지된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법 및 글라스비드를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*
M : 폐유리 회수방법 M1 : 프레임 분리단계
M2 : 백시트 분리단계 M3 : 봉지제 분리단계
M4 : 글라스비드 제조단계
A1 : 파유리 회수유닛 A2 : 자동차 폐유리 회수유닛
A3 : 폐태양광패널의 폐유리 회수유닛

Claims (4)

1. a) 폐태양광패널에서 폐유리(G)를 분리하는 단계;를 포함하는 폐유리를 활용한 글라스비드 제조 방법에 있어서,
   상기 a) 단계는 상기 폐태양광패널을 소정 온도로 가열하는 공정과, 소정 온도로 가열된 나이프(N)로 상기 폐태양광패널에서 폐유리(G)와 백시트(BS)의 접착면을 커팅하여 분리하는 공정을 포함하되,
   상기 a) 단계의 커팅수단은,
   제1 제거부(A331) 내에서 승강 가능하게 설치되는 본체부(N1), 상기 본체부(N1)의 전단부에 장착되는 나이프(N), 상기 본체부(N1)에 내장되어 상기 나이프(N)를 가열하는 히팅부(N2)를 포함하고,
   상기 나이프(N)를 상기 본체부(N1)에 고정시키는 풀림 방지 볼트(B)는 길이방향으로 인출공(B1)이 관통하여 형성되어 있고, 상기 인출공(B1)에 끼워져 헤드(Ba) 방향으로 탄성 지지되되 선단부의 테두리를 따라 힌지 결합되어 펼침 방향으로 회동하도록 탄성 지지되며 나사부(Bb)의 외면에서 미세 돌출되는 길이를 갖는 걸림편(B21)들을 구비한 심부재(B2)를 포함하고,
   상기 본체부(N1)에 마련된 풀림 방지 체결공(H)은 암나사부(H1)의 저부로 나사산이 형성되지 않는 승강홈(H2)이 연장 연결되어 있고, 상기 승강홈(H2)에 끼워져 암나사부(H1) 방향으로 탄성 지지되는 가압판(H2)을 포함하여,
   상기 풀림 방지 볼트(B)를 상기 나이프(N)를 관통하게 끼워서 상기 풀림 방지 체결공(H)에 체결 시, 상기 걸림편(B21)들이 상기 승강홈(H2)의 내면에 억지 끼움되면서, 상기 가압판(H2)이 상기 풀림 방지 볼트(B)를 외측으로 탄성 가압하여 와셔로 기능하는 것을 특징으로 하는 글라스비드 제조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   b) 백시트(BS)가 제거된 상기 a) 단계의 폐유리(G)를 소정 온도로 가열하여 잔류 봉지제를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스비드 제조 방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   c) 폐유리(G)를 이용해 글라스비드를 제조하는 단계;를 더 포함하되,
   상기 c) 단계는 폐유리(G)를 소정의 입도로 분쇄하여 회수하는 공정과, 파쇄된 폐유리를 가열하여 용융시키는 공정과, 비드화된 폐유리를 송풍 및 냉각하는 공정과, 냉각된 글라스비드를 세척 및 건조하는 공정과, 글라스비드의 표면을 코팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스비드 제조 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 a) 단계에서 상기 백시트(BS)를 분리할 때 폐유리(G)와 백시트(BS)의 접합부인 EVA 접착면을 150~250℃까지 가열하여 접착력을 낮추는 것을 특징으로 하는 글라스비드 제조 방법.

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