KR102611691B1 - 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시(disclosure)의 기술적 사상은 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐플라스틱을 펠릿을 제조하기 위한 재료로 활용하여 친환경적일 뿐 아니라, 강도 및 내구성이 확보되어 파형관(corrugated pipe)의 원료로 사용가능한 재생 펠릿을 제조하기 위한 재생 팰릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시(disclosure)의 기술적 사상은 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는폐플라스틱을 펠릿을 제조하기 위한 재료로 활용하여 친환경적일 뿐 아니라, 강도 및 내구성이 확보되어 파형관(corrugated pipe)의 원료로 사용가능한 재생 펠릿을 제조하기 위한 재생 팰릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시의 실시예들에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
플라스틱은 열이나 압력으로 소성변형을 일으켜 성형할 수 있는 석유화학 고분자 화합물을 통칭하며, 크게 열가소성 수지와 열경화성 수지로 구분된다. 이러한 플라스틱은 성형이 용이하여 산업분야에 걸쳐 응용 및 활용되고 있으나, 활용분야가 많은 만큼 사용 후 폐플라스틱으로 버려지게 된다.
국내 폐플라스틱 발생량은 연간 수백만 톤을 넘어서며 대부분 소각 및 매립에 의하여 처리되고 있으며, 그 중 일부만이 에너지화 및 물질 재활용이 이루어지고 있다.
소각 및 매립을 통한 처리는 환경오염으로 이어지므로 재활용 권장되고 있으며, 최근 정부의 탄소 중립 정책에 따라 이러한 사회적 요구는 더욱 커져가고 있는 실정이다.
또한, 생활용, 농업용으로 사용되어 버려진 폐비닐도 폐플라스틱과 동일한 문제를 야기하고 있으며, 폐비닐을 재활용하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있는 실정이다.
한편, 파형관은 외부가 파형으로 형성되어 있어 외부가 평평한 형태로 형성된 다른 관로용 소재에 비해 내강도성이 우수하다. 이러한 파형관은 파형으로 압출되어 있기 때문에 내부에 인입되는 전력 케이블과 마찰이 적을 뿐 아니라 자유롭게 구부러져 직선 형태의 시공 뿐 아니라 우회 시공에도 용이하여 전력 케이블을 보호하기 위한 지중 매설용 전력 케이블의 관로로 사용되고 있다. 이러한 전력 케이블 관로로 사용되는 파형관은 내부의 전력 케이블을 외부 충격이나, 환경으로부터 안정적으로 보호하기 위해 일반적인 파형관에 비해 높은 강도 및 내구성이 요구된다.
최근 폐플라스틱을 재활용하여 생산된 재생 펠릿을 원료로하여 상술한 파형관을 제조하는 노력이 계속되고 있는데, 이러한 재생 펠릿을 파형관의 원료로 사용하는 경우 폐플라스틱을 재활용하여 제조됨으로써 제품의 단가가 저렴해지는 장점이 있으나, 폐플라스틱이 아닌 신재 플라스틱을 이용한 펠릿을 원료로 하여 생산된 파형관에 비해 내구성이나 강도 등 품질이 떨어지는 문제점이 있다.
본 개시의 기술적 사상은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 개시의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 폐플라스틱을 펠릿을 제조하기 위한 재료로 활용하여 친환경적일 뿐 아니라, 강도 및 내구성이 확보되어 파형관(corrugated pipe)의 원료로 사용가능한 재생 펠릿을 제조하기 위한 재생 팰릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법을 제공하는데 있다.
본 개시의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 로딩된 폐플라스틱 재료를 파쇄하는 파쇄장치; 상기 파쇄장치에 의해 파쇄된 폐플라스틱 재료를 물에 침지시켜 세척하는 세척장치; 상기 세척장치에 의해 세척된 폐플라스틱 재료를 탈수시키는 탈수장치; 상기 탈수장치에 의해 수분이 제거된 폐플라스틱 재료를 이물질과 폐플라스틱편으로 분리하는 이물질 분리장치; 상기 이물질 분리장치에 의해 이물질이 제거되어 로딩된 폐플라스틱편을 가열하며, 폐플라스틱편이 가열되어 용융된 펠릿 원료를 압출시키는 용융장치; 상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각시키는 냉각장치; 상기 냉각장치에 의해 이송되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하여 복수의 펠릿을 생성하는 절단장치; 및 상기 절단장치에 의해 생성된 펠릿을 이송하여 분배하는 분배장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템을 제공한다.
이때, 상기 탈수장치는, 상기 세척장치를 통해 투입되는 폐플라스틱 재료를 1차적으로 탈수하는 제1 탈수장치; 및 상기 제1 탈수장치에 의해 물기가 제거된 폐플라스틱 재료를 2차적으로 탈수하는 제2 탈수장치;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이물질 분리장치는, 투입되는 폐플라스틱 원료를 회전시켜 원심력을 이용하여 이물질과 폐플라스틱편을 분리할 수 있다.
이때, 상기 용융장치는, 상기 이물질 분리장치에 의해 이물질이 제거된 폐플라스틱편을 1차적으로 가열하여 용융시키는 제1 가열장치; 상기 제1 가열장치에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료를 2차적으로 가열하여 용융시키는 제2 가열장치; 상기 제2 가열장치에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료를 3차적으로 가열하여 압출시키는 제3 가열장치;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 가열장치는, 최종 생성된 펠릿의 강도를 보강하기 위해, 펠릿 원료 가열시 강도를 보강하기 위해 강도 보강 재료가 투입될 수 있다.
이때, 상기 강도 보강 재료는, 15~30중량%의 신재 HDPE 및 70~85중량%의 폐비닐을 포함할 수 있다.
한편, 상기 냉각장치는, 내부에 물이 저수되며, 상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 침지시켜 냉각하는 냉각수조; 상기 냉각수조를 통과한 펠릿 원료를 흔들어 펠릿 원료의 수분을 제거하는 탈수장치; 및 상기 탈수장치를 통과한 펠릿 원료를 서로 엉키지 않도록 정렬시키는 정렬기;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 냉각수조는, 상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 상기 냉각수조 내부로 인입시키기 위한 인입 가이드; 및 상기 냉각수조에 저수된 물에 의해 냉각된 펠릿 원료를 상기 냉각수조 외부로 인출시키기 위한 인출 가이드;를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 다른 양태에 따르면, 재생 펠릿 생산 시스템을 이용하여 재생 펠릿을 생산하는 방법으로서, 상기 파쇄장치에 폐플라스틱 재료를 파쇄하는 단계; 상기 파쇄장치에 의해 파쇄된 폐플라스틱 재료를 상기 세척장치에 침지시켜 세척하는 단계; 상기 세척장치에 의해 세척된 폐플라스틱 원료를 탈수장치를 이용하여 탈수시키는 단계; 상기 탈수장치에 의해 수분이 제거된 폐플라스틱 원료를 상기 이물질 분리장치를 이용하여 이물질과 폐플라스틱편으로 분리하는 단계; 상기 용융장치를 이용하여 상기 이물질 분리장치에 의해 이물질이 제거된 폐플라스틱편을 가열하여 용융시켜 펠릿 원료를 압출시키는 단계; 상기 냉각장치를 이용하여 상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각시키는 단계; 상기 절단장치를 이용하여 상기 냉각장치에 의해 이송되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하여 복수의 펠릿을 생성하는 단계; 및 상기 분배장치를 이용하여 상기 절단장치에 의해 생성된 펠릿을 이송하여 분배하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 방법을 제공한다.
본 개시의 기술적 사상에 의한 실시예들에 의하면, 폐플라스틱을 재료로 활용하여 친환경적일 뿐 아니라, 강도 및 내구성이 확보되어 파형관(corrugated pipe)의 원료로 사용가능한 효과가 있다.
본 개시의 기술적 사상에 의한 실시예들이 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 이용한 재생 펠릿 생산 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템의 일 구성을 설명하기 위한 참고도이고, 도 4는 일 구성의 부분 확대도이다.
도 1은 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 이용한 재생 펠릿 생산 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템의 일 구성을 설명하기 위한 참고도이고, 도 4는 일 구성의 부분 확대도이다.
본 개시의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 기술적 사상의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 개시에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 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 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고, 본 개시에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명에 따른 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 이용한 재생 펠릿 생산 방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본실시예에 따른 재생 펠릿 생산 시스템은 파쇄장치(10), 세척장치(20), 이물질 분리장치(40), 용융장치(50), 냉각장치(60), 절단장치(70) 및 분배장치(80)를 포함할 수 있다.
파쇄장치(10)는 로딩된 폐플라스틱 재료를 파쇄한다. 구체적으로, 업로더(1)에 의해 폐플라스틱 재료를 파쇄장치(10)로 이송하고, 파쇄장치(10)로 이송된 폐플라스틱 재료는 파쇄장치(10) 내부의 파쇄날에 의해 절단되어 작은 편(片)으로 분쇄된다. 이때 폐플라스틱 재료는 폴리에틸렌계 소재로된 드럼통, 약품통이나 세제통 등 각종 플라스틱통일 수 있으며, 흙, 찌꺼기, 먼지 등 이물질을 포함할 수 있다.
파쇄장치(10)에 의해 파쇄된 폐플라스틱 재료는 업로더(1)를 통해 세척장치(20)로 이송된다.
세척장치(20)는 파쇄장치(10)에 의해 파쇄되어 업로더(1)를 통해 이송된 폐플라스틱 재료를 물에 침지시켜 세척한다. 세척장치(20)에 의한 세척과정을 통해 폐플라스틱 재료의 폐플라스틱편과 이물질을 1차적으로 분리시킨다. 구체적으로, 세척과정을 통해 물보다 비중이 낮은 폐플라스틱편은 물위로 뜨고, 물보다 비중이 높은 찌꺼기 등은 물위로 가라앉게 되어 폐플라스틱 재료의 폐플라스틱편과 이물질이 1차적으로 분리되는 것이다.
세척장치(20)에 의해 이물질이 1차적으로 제거된 폐플라스틱 재료는 업로더(1)를통해 탈수장치(30)로 이송된다. 탈수장치(30)로 이송된 폐플라스틱 재료는 탈수장치(30) 내부에서 탈수되어 수분이 제거된다. 이때, 탈수장치(30)에는 온풍을 블로잉하는 송풍기 및 폐플라스틱 재료를 교반하기 위한 블레이드가 구비될 수 있으며, 온풍기에 의해 송풍되는 고온의 공기에 의해 폐플라스틱 재료의 수분이 제거된다.
이때, 탈수장치(30)는 제1 탈수장치(31) 및 제2 탈수장치(33)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 폐플라스틱 재료가 세척장치(20) 내부의 물에 침지되어 많은 물기를 머금고 있어, 한번의 탈수과정 만으로는 수분이 충분히 제거되지 못할 수 있으므로, 2차례의 탈수과정을 통해 폐플라스틱 재료의 수분을 충분히 제거하는 것이다. 또한, 탈수과정을 단계적으로 진행하여 탈수 시간 및 탈수장치(30)에 소요되는 전력 소모량을 줄일 수 있다.
이때, 제1 탈수장치(31) 및 제2 탈수장치(33)는 운전 조건을 달리할 수 있다. 예를들어, 제1 탈수장치(31)는 제2 탈수장치(33)에 비해 고온의 공기가 송풍되도록 운전될 수 있으며, 제1 탈수장치(31)에 폐플라스틱 재료가 머무르는 시간을 제2 탈수장치(33)에 폐플라스틱 재료가 머무르는 시간에 비해 길게 할 수 있다.
탈수장치(30)에 의해 수분이 제거된 폐플라스틱 재료는 이송관(3)을 통해 이물질 분리장치(40)로 이송된다.
이물질 분리장치(40)는 이송된 폐플라스틱 재료를 이물질과 폐플라스틱편으로 분리한다. 구체적으로, 세척장치(20)에 의해 폐플라스틱편과 비중이 큰 이물질이 1차적으로 분리되어 있으나, 미처 분리되지 못한 이물질이나 비중이 작은 먼지와 같은 이물질의 경우 폐플라시틱편과 함께 후술할 용융장치(50)로 이송될 수 있으므로, 이물질 분리장치(40)를 통해 2차적으로 이물질과 플라스틱편을 분리하여 플라시틱편만을 용융장치(50)로 이송시키기 위한 것이다.
이때, 이물질 분리장치(40)는 내부에 폐플라스틱 원료를 투입하고 이를 회전시켜 공기 와류에 의한 원심력을 이용하여 폐플라스틱편과 이물질을 분리할 수 있다.
이물질 분리장치(40)에 의해 이물질이 제거된 폐플라스틱편은 업로더(1)에 의해 용융장치(50)로 이송된다.
용융장치(50)는 이송된 폐플라스틱편을 가열하며, 폐플라스틱편이 가열되어 용융된 펠릿 원료를 압출시킨다. 용융장치(50)는 고온으로 이물질이 제거된 폐플라스틱편을 가열하며, 가열됨에 따라 폐플라스틱편이 용융되어 일정 수준 이상의 점도를 가지며 유동하는 액상수지 형태의 펠릿 원료가 생성된다.
이때, 용융장치(50)는 제1 가열장치(51), 제2 가열장치(53) 및 제3 가열장치(55)를 포함할 수 있다.
제1 가열장치(51)는 이물질 분리장치(40)에 의해 이물질이 제거되어 이송된 폐플라스틱편을 1차적으로 가열하여 폐플라스틱편을 예열시킨다.
제2 가열장치(53)는 제1 가열장치(51)에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료를 2차적으로 가열하여 용융시키며, 이때 제2 가열장치(53)에 의한 가열온도는 제1 가열장치(51)에 의한 가열온도에 비해 높은 온도로 설정될 수 있다.
제3 가열장치(55)는 제2 가열장치(53)에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료를 3차적으로 가열하여 펠릿 원료가 압출되기에 적절한 유동성을 가지도록 한다. 액상수지인 펠릿 원료가 용융장치(50) 외부로 압출되고, 압출된 펠릿 원료가 끊이지 않고 계속 이어지기 위해서는 적절한 점도 및 유동성을 가져야하는데, 제3 가열장치(55)를 이용하여 가열 온도를 조절함으로써 펠릿 원료의 점도가 일정하게 유지되도록 하는 것이다.
이때, 제1 가열장치(51), 제2 가열장치(53) 및 제3 가열장치(55)를 이용하여 폐플라스틱편을 단계적으로 가열함으로써 폐플라스틱편의 용융 시간을 단축시킬 수 있으며, 폐플라스틱편이 모두 균일하게 용융되어 일정한 점도를 갖는 유동성의 액상수지를 생성할 수 있다.
한편, 제2 가열장치(53)는 최종 생성된 펠릿의 강도를 보강하기 위해, 펠릿 원료 가열시 강도 보강 재료가 투입될 수 있다.
본 실시예에서 최종적으로 생성된 펠릿은 전력 케이블을 보호하기 위한 파형관의 재료로 사용될 수 있는데, 이러한 파형관은 외부 충격 및 환경으로부터 안정적으로 전력 케이블을 보호하기 위해 높은 강도 및 내구성이 요구된다. 따라서, 이러한 높은 강도 및 내구성 조건을 충족시키기 위해 제2 가열장치(53)에 강도 보강 재료가 투입될 수 있다. 즉, 최종적으로 생성된 펠릿의 강도가 기설정된 강도 및 내구성 조건을 충족시키지 못한 경우 강도 보강 재료를 제2 가열장치(53)에 투입하여 용융되는 펠릿 원료와 섞어서 최종 생성된 펠릿의 강도 및 내구성을 보강하는 것이다.
이때, 제2 가열장치(53)에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료의 점도를 측정하여, 점도가 기설정된 기준을 충족하지 못한 경우 강도 보강 재료의 투입이 이루어질 수 있다. 용융된 펠릿 원료의 점도가 지나치게 낮은 경우 펠릿 원료 압출시 압출되는 펠릿 원료가 이어지지 않고 끊어질 수 있으므로, 강도 보강 재료를 제2 가열장치(53)에 의한 가열 과정에 투입시켜 용융된 펠릿 원료의 강도를 보강하여 점도를 기설정된 기준으로 높이기 위한 것이다.
이때, 강도 보강 재료는 15~30중량%의 신재 HDPE 및 70~85중량%의 폐비닐을 포함할 수 있다. 구체적으로 제2 가열장치(53)로 투입되는 강도 보강 재료의 중량%를 100%로 가정했을 때, 이중 15~30중량%가 신재 HDPE(High density polyethylene)이며, 70~85중량%가 폐비닐인 것이다. 이때, 폐비닐은 농사에 사용되어 버려진 농업용 비닐(멀칭 비닐)일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 드럼통이나 약품통 같은 폐플라스틱이 용융되어 생성된 펠릿 원료의 강도 보강 재료로서 신재 HPDE외에 높은 비율로 농업용 폐비닐을 사용함으로써, 폐플라스틱 뿐 아니라 폐비닐을 펠릿 제조에 재활용할 수 있는 장점이 있다.
아래 표는 펠릿 원료의 용융과정에서 강도 보강 재료를 사용한 경우의 최종 생성된 펠릿의 내구성을 테스트한 결과이다.
| 구분 | 시험편 번호 | 초기무게(g) | 침적 후 무게(g) | 표면적(m2) | 무게 변화(g/m2) |
|
염화나트륨수용액
(10%) |
1 | 7.4142 | 7.4159 | 0.004 | 0.465 |
| 2 | 5.9485 | 5.9799 | 0.003 | 0.478 | |
| 3 | 7.9844 | 7.9860 | 0.004 | 0.437 | |
| 평균값 | - | - | - | 0.46 | |
|
황산 수용액
(30%) |
4 | 6.6102 | 9.6107 | 0.003 | 0.161 |
| 5 | 6.8812 | 6.8819 | 0.004 | 0.181 | |
| 6 | 6.9974 | 6.9980 | 0.004 | 0.151 | |
| 평균값 | - | - | - | 0.16 | |
|
질산 수용액
(40%) |
7 | 8.1491 | 8.1251 | 0.004 | 0.854 |
| 8 | 7.0041 | 7.0076 | 0.004 | 0.909 | |
| 9 | 7.0845 | 7.0880 | 0.004 | 0.874 | |
| 평균값 | - | - | - | 0.88 | |
|
수산화나트륨 수용액
(40%) |
10 | 5.6631 | 5.6623 | 0.003 | -0.269 |
| 11 | 6.2588 | 6.2580 | 0.003 | -0.267 | |
| 12 | 6.8415 | 6.8410 | 0.003 | -0.159 | |
| 평균값 | - | - | - | -0.23 | |
|
에틸알코올 수용액
(95%) |
13 | 5.1375 | 5.1467 | 0.003 | 3.247 |
| 14 | 4.4357 | 4.4452 | 0.002 | 3.814 | |
| 15 | 5.5656 | 5.5766 | 0.003 | 3.858 | |
| 평균값 | - | - | - | 3.64 |
상기 표는 본 실시예에 따라 최종 생성된 펠릿을 파형관의 제조 원료로 사용가능한지 여부를 실험한 결과표로서, 펠릿의 복수의 시편을 60℃±2℃의 각 수용액상태에서 5시간 침지시킨 후 무게 변화를 측정하여 시편의 내구성을 테스트한 것이다.
펠릿을 파형관의 원료로 사용하기 위해서는 염화나트륨 수용액, 황산 수용액, 질산 수용액, 수산화나트륨 수용액, 에틸알코올 수용액에 펠릿이 장시간 노출된 경우라도 무게 변화가 크게 차이가 없어야 한다. 즉, 펠릿이 파형관의 원료로서 사용되기 위해서는 다음의 조건을 만족해야 한다.
염화나트륨수용액: 10%수용액에서의 무게변화의 평균값이 ±0.5g/m2일 것
황산수용액: 30%수용액에서의 무게변화의 평균값이 ±0.5g/m2일 것
질산수용액: 40%수용액에서의 무게변화의 평균값이 ±1.0g/m2일 것
수산화나트륨수용액: 40%수용액에서의 무게변화의 평균값이 ±0.5g/m2일 것
에틸알코올수용액: 95%수용액에서의 무게변화의 평균값이 ±4.0g/m2일 것
본 실시예에 따른 펠릿 시편은 염화나트륨 수용액 상태에서의 무게 변화는 0.46, 황산 수용액 수용액 상태에서의 무게 변화는 0.16, 질산 수용액 상태에서의 무게 변화는 0.88, 수산화나트륨 수용액 상태에서의 무게 변화는 -0.23, 에틸알코올 수용액 상태에서의 무게 변화는 3.64로서 상술한 조건을 모두 만족하여, 파형관의 제조 원료로서 적합하다 할 것이다.
한편, 냉각장치(60)는 용융장치(50)에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각시킨다. 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참고하면, 용융장치(50)에 의해 가열된 액상수지 상태의 펠릿 원료는 압출되어 외부로 길게 배출되며, 배출되는 펠릿 원료는 냉각장치(60)에 의해 냉각되어 후술할 절단장치(70)에 의해 절단이 가능한 상태로 응고된다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 냉각장치(60)는 냉각수조(61), 탈수장치(30), 정렬기(65)를 포함할 수 있다.
냉각수조(61)는 내부에 물이 저수되며, 용융장치(50)에 의해 압출되는 펠릿 원료를 침지시켜 냉각한다. 냉각수조(61)는 펠릿 원료가 압출되는 방향을 따라 길게 구비될 수 있으며, 내부에는 냉각수가 공급될 수 있다.
용융장치(50)로부터 압출되는 펠릿 원료는 냉각수조(61)의 물에 침지되어 냉각수조(61)를 통과함에 따라 냉각되어 응고되며, 응고된 펠릿 원료는 끊이지 않고 지속적으로 배출되어 후술할 절단장치(70)로 이송된다.
이때, 냉각수조(61)를 통과한 펠릿 원료는 물에 침지되는 과정에서 표면에 물이 묻어 있을 수 있으므로, 탈수기(63)를 통해 펠릿의 표면에 묻은 수분을 제거한다. 구체적으로, 탈수기(63)는 한 쌍의 회전 플레이트(63-1) 사이에 연결바(63-2)가 구비되고, 연결바(63-2)의 상부에 압출되어 이동하는 펠릿 원료가 위치하게 된다. 펠릿 원료가 절단장치(70)로 이동하는 과정에서 회전 플레이트(63-1)가 회전함에 따라 연결바(63-2)도 회전하게 되고 연결바(63-2)의 회전에 의해 연결바(63-2) 상부의 펠릿 원료를 위/아래로 흔들어 펠릿 원료 표면의 수분을 제거하는 것이다.
정렬기(65)는 탈수장치(30)를 통과한 펠릿 원료를 서로 엉키지 않도록 정렬시킨다. 절단장치(70)는 공급되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하기 위한 장치로서, 고장 없이 펠릿의 생산 속도를 유지하기 위해서는 냉각수조(61)를 통관한 펠릿 원료가 안정적으로 절단장치(70)로 공급될 필요가 있다. 정렬기(65)는 냉각수조(61)를 통과한 펠릿 원료가 서로 엉키지 않도록 정렬시켜 절단장치(70)로 펠릿 원료를 안정적으로 공급하기 위한 구성으로서, 브러쉬(brush) 형태로 형성되어 이송되는 펠릿 원료가 내부를 관통함으로써 펠릿 원료가 서로 엉키지 않고 이격되어 안정적으로 절단장치(70) 내부로 공급된다.
한편, 도 4를 참고하면, 냉각수조(61)는 인입 가이드(66) 및 인출 가이드(68)를 더 포함할 수 있다.
인입 가이드(66)는 용융장치(50)에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각수조(61) 내부로 인입시키며, 인출 가이드(68)는 냉각수조(61)에 저수된 물에 의해 냉각된 펠릿 원료를 냉각수조(61) 외부로 인출시킨다.
구체적으로, 용융장치(50)로부터 압출되는 펠릿 원료는 아직 충분히 냉각되지 않은 상태이므로 냉각수조(61)로 인입되는 과정에서 인접하는 펠릿 원료가 서로 달라붙는 현상이 발생할 수 있다. 펠릿 원료가 서로 달라붙는 경우 최종적으로 생산되는 펠릿의 크기가 일정하지 않게 되어 상품성이 낮아지므로 용융장치(50)로부터 압출되는 펠릿 원료를 서로 이격시켜 냉각수조(61)로 인입시키는 것이 필요한데, 인입 가이드(66)가 이러한 역할을 하는 것이다. 인입 가이드(66)는 물에 침지되어 냉각수조(61) 내부에 배치되며, 원형의 실린더의 외부 표면에 복수의 홈이 서로 이격 형성되고, 복수의 홈 마다 압출되는 펠릿 원료가 위치하여 냉각수조(61)로 인입됨으로써 펠릿 원료가 서로 융착되지 않고 냉각수조(61)로 유입된다.
인출 가이드(68)는 냉각수조(61) 외부에 배치되며, 원형의 실린더의 외부 표면에 복수의 홈이 서로 이격 형성되고, 복수의 홈 마다 펠릿 원료가 위치하여 냉각수조(61)로부터 인출되어 절단장치(70)로 이동하는 펠릿 원료가 서로 엉키지 않도록 한다.
이때, 냉각수조(61) 내부의 인입 가이드(66) 및 인출 가이드(68)의 사이에는 인입 가이드(66)를 통과하여 냉각되는 펠릿 원료가 안정적으로 인출 가이드(68)로 이동될 수 있도록 보조 가이드(69)가 구비될 수 있으며, 보조 가이드(69)의 형상은 인입 가이드(66) 및 인출 가이드(68)와 동일하게 형성될 수 있다.
절단장치(70)는 냉각장치(60)에 의해 이송되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하여 복수의 펠릿을 생성한다.
이때, 절단장치(70)와 냉각장치(60) 사이에는 회전 실린더(67)가 구비될 수 있으며, 회전 실린더(67)는 냉각수조(61)를 통과하며 응고된 펠릿 원료를 안정적으로 절단장치(70)로 이동시키며, 회전 실린더(67)의 회전 속도를 조절하여 용융장치(50)로부터 압출되어 외부로 배출되는 펠릿 원료의 배출 속도를 조절한다.
절단장치(70)에 의해 생성된 펠릿은 이송관(3)을 통해 분배장치(80)로 이송되며, 분배장치(80)로 이송된 펠릿은 분배장치(80)의 호퍼에 저장되어 필요에 따라 배출되고 포장되어 시스템 외부로 반출된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 재생 펠릿 생산 시스템을 이용하여 재생 펠릿을 생산하는 방법으로서, 파쇄장치(10)에 폐플라스틱 재료를 파쇄하는 단계, 파쇄장치(10)에 의해 파쇄된 폐플라스틱 재료를 세척장치(20)에 침지시켜 세척하는 단계; 세척장치(20)에 의해 세척된 폐플라스틱 원료를 탈수장치(30)를 이용하여 탈수시키는 단계; 탈수장치(30)에 의해 수분이 제거된 폐플라스틱 원료를 이물질 분리장치(40)를 이용하여 이물질과 폐플라스틱편으로 분리하는 단계; 용융장치(50)를 이용하여 이물질 분리장치(40)에 의해 이물질이 제거된 폐플라스틱편을 가열하여 용융시켜 펠릿 원료를 압출시키는 단계, 냉각장치(60)를 이용하여 용융장치(50)에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각시키는 단계, 절단장치(70)를 이용하여 냉각장치(60)에 의해 이송되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하여 복수의 펠릿을 생성하는 단계 및 분배장치(80)를 이용하여기 절단장치(70)에 의해 생성된 펠릿을 이송하여 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 방법을 제공한다.
본 실시예에 사용되는 재생 펠릿 생산 시스템은 앞선 실시예에 따른 재생 펠릿 생산 시스템과 동일하므로 구체적인 설명은 앞선 실시예에 갈음하기로 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 폐플라스틱을 펠릿을 제조하기 위한 재료로 활용하여 친환경적일 뿐 아니라, 강도 및 내구성이 확보되어 파형관(corrugated pipe)의 원료로 사용가능한 재생 펠릿을 안정적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 개시에 따른 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법에 대한 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 개시의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 개시의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 업로더 3: 이송관
10: 파쇄장치
20: 세척장치 30: 탈수장치
31: 제1 탈수장치 33: 제2 탈수장치
40: 이물질 분리장치 50: 용융장치
51: 제1 가열장치 53: 제2 가열장치
55: 제3 가열장치 60: 냉각장치
61: 냉각수조 63: 탈수기
63-1: 회전 플레이트 63-2: 연결바
65: 정렬기 66: 인입 가이드
67: 회전 실린더 68: 인출 가이드
69: 보조 가이드 70: 절단장치
80: 분배장치
10: 파쇄장치
20: 세척장치 30: 탈수장치
31: 제1 탈수장치 33: 제2 탈수장치
40: 이물질 분리장치 50: 용융장치
51: 제1 가열장치 53: 제2 가열장치
55: 제3 가열장치 60: 냉각장치
61: 냉각수조 63: 탈수기
63-1: 회전 플레이트 63-2: 연결바
65: 정렬기 66: 인입 가이드
67: 회전 실린더 68: 인출 가이드
69: 보조 가이드 70: 절단장치
80: 분배장치
Claims (9)
- 로딩된 폐플라스틱 재료를 파쇄하는 파쇄장치;
상기 파쇄장치에 의해 파쇄된 폐플라스틱 재료를 물에 침지시켜 세척하는 세척장치;
상기 세척장치에 의해 세척된 폐플라스틱 재료를 탈수시키는 탈수장치;
상기 탈수장치에 의해 수분이 제거된 폐플라스틱 재료를 이물질과 폐플라스틱편으로 분리하는 이물질 분리장치;
상기 이물질 분리장치에 의해 이물질이 제거되어 로딩된 폐플라스틱편을 가열하며, 폐플라스틱편이 가열되어 용융된 펠릿 원료를 압출시키는 용융장치;
상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각시키는 냉각장치;
상기 냉각장치에 의해 이송되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하여 복수의 펠릿을 생성하는 절단장치; 및
상기 절단장치에 의해 생성된 펠릿을 이송하여 분배하는 분배장치;를 포함하고,
상기 냉각장치는,
내부에 물이 저수되며, 상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 침지시켜 냉각하는 냉각수조;
상기 냉각수조를 통과한 펠릿 원료를 흔들어 펠릿 원료의 수분을 제거하는 탈수기; 및
상기 냉각수조를 통과한 펠릿 원료를 내부로 관통시켜 서로 엉키지 않도록 정렬시키는 브러쉬 형태의 정렬기;를 포함하며,
상기 탈수기는,
서로 이격되어 구비되는 한 쌍의 회전 플레이트; 및
한 쌍의 상기 회전 플레이트 사이에 구비되는 복수의 연결바;를 포함하고,
상기 냉각수조를 통과한 펠릿 원료가 복수의 상기 연결바의 상부에 위치하고, 상기 회전 플레이트가 회전함에 따라 상기 연결바가 회전하여 상기 연결바의 상부의 펠릿 원료를 흔들어 수분을 제거하며,
상기 냉각수조는,
상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 상기 냉각수조 내부로 인입시키기 위한 인입 가이드; 및
상기 냉각수조에 저수된 물에 의해 냉각된 펠릿 원료를 상기 냉각수조 외부로 인출시키기 위한 인출 가이드;를 포함하고,
상기 인입 가이드는,
상기 냉각수조에 저수된 물에 침지되고, 압출되는 펠릿 원료가 위치하도록 외부 표면에 복수의 홈이 서로 이격 형성되는 원형 실린더이고,
상기 인출 가이드는,
상기 냉각수조에 외부에 배치되고, 상기 냉각수조로부터 인출되는 펠릿 원료가 위치하도록 외부 표면에 복수의 홈이 서로 이격 형성되는 원형 실린더인 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 탈수장치는,
상기 세척장치를 통해 투입되는 폐플라스틱 재료를 1차적으로 탈수하는 제1 탈수장치; 및
상기 제1 탈수장치에 의해 물기가 제거된 폐플라스틱 재료를 2차적으로 탈수하는 제2 탈수장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 이물질 분리장치는,
투입되는 폐플라스틱 원료를 회전시켜 원심력을 이용하여 이물질과 폐플라스틱편을 분리하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 용융장치는,
상기 이물질 분리장치에 의해 이물질이 제거된 폐플라스틱편을 1차적으로 가열하여 용융시키는 제1 가열장치;
상기 제1 가열장치에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료를 2차적으로 가열하여 용융시키는 제2 가열장치;
상기 제2 가열장치에 의해 가열되어 용융된 펠릿 원료를 3차적으로 가열하여 압출시키는 제3 가열장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제2 가열장치는,
최종 생성된 펠릿의 강도를 보강하기 위해, 펠릿 원료 가열시 강도를 보강하기 위해 강도 보강 재료가 투입되는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 강도 보강 재료는,
15~30중량%의 신재 HDPE 및 70~85중량%의 폐비닐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 따른 재생 펠릿 생산 시스템을 이용하여 재생 펠릿을 생산하는 방법으로서,
상기 파쇄장치에 폐플라스틱 재료를 파쇄하는 단계;
상기 파쇄장치에 의해 파쇄된 폐플라스틱 재료를 상기 세척장치에 침지시켜 세척하는 단계;
상기 세척장치에 의해 세척된 폐플라스틱 원료를 탈수장치를 이용하여 탈수시키는 단계;
상기 탈수장치에 의해 수분이 제거된 폐플라스틱 원료를 상기 이물질 분리장치를 이용하여 이물질과 폐플라스틱편으로 분리하는 단계;
상기 용융장치를 이용하여 상기 이물질 분리장치에 의해 이물질이 제거된 폐플라스틱편을 가열하여 용융시켜 펠릿 원료를 압출시키는 단계;
상기 냉각장치를 이용하여 상기 용융장치에 의해 압출되는 펠릿 원료를 냉각시키는 단계;
상기 절단장치를 이용하여 상기 냉각장치에 의해 이송되는 펠릿 원료를 일정한 크기로 절단하여 복수의 펠릿을 생성하는 단계; 및
상기 분배장치를 이용하여 상기 절단장치에 의해 생성된 펠릿을 이송하여 분배하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재생 펠릿 생산 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220149637A KR102611691B1 (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR102611691B1 true KR102611691B1 (ko) | 2023-12-07 |
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ID=89163168
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| KR1020220149637A KR102611691B1 (ko) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법 |
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| KR (1) | KR102611691B1 (ko) |
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-
2022
- 2022-11-10 KR KR1020220149637A patent/KR102611691B1/ko active IP Right Grant
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