KR102611943B1 - Pet chip regeneration method capable of enhancing intrinsic viscosity and purity and regeneration apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분쇄된 PET 칩의 고유점도 및 순도를 향상시킬 수 있는 PET 칩 재생방법 및 이를 이용한 PET 칩 재생장치에 관한 것으로서, PET 칩 재생방법은, (a) PET 병을 분쇄한 PET 칩을 준비하는 단계(S10), (b) 믹서기에서 상기 PET 칩을 가열 및 회전시켜 1차 결정화가 이루어지도록 하는 단계(S20), (c) 상기 S20 단계 이후, PET 칩을 압출 스크루에서 가열하면서 압출하는 단계(S30), (d) 상기 S30 단계 이후, 압출된 PET 원료를 수중에서 커팅하는 단계(S40), (e) 상기 S40 단계 이후, 물과 PET 칩을 분리한 다음, 진동선별기에 의해 일정 크기의 PET 칩을 선별하는 단계(S50), (f) 상기 S50 단계 이후, PET 칩을 가열 및 회전시켜 2차 결정화가 이루어지도록 한 다음, 고상중합 반응이 이루어지도록 하는 단계(S60), (g) 상기 S60 단계 이후, PET 칩을 건조 및 냉각시키는 단계(S70), (h) 상기 S70 단계 이후, 재생 PET 칩을 포장하는 단계(S80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a PET chip regeneration method capable of improving the intrinsic viscosity and purity of pulverized PET chips and a PET chip regeneration device using the same. The PET chip regeneration method includes (a) preparing PET chips obtained by pulverizing PET bottles; (S10), (b) heating and rotating the PET chip in a mixer to achieve primary crystallization (S20), (c) extruding the PET chip while heating it on an extrusion screw after step S20. (S30), (d) after step S30, cutting the extruded PET raw material in water (S40), (e) after step S40, water and PET chips are separated, and then separated into pieces of a certain size by a vibration separator. Step of selecting PET chips (S50), (f) After step S50, heating and rotating the PET chips to cause secondary crystallization, and then solid phase polymerization reaction (S60), (g) After step S60, drying and cooling the PET chip (S70), and (h) packaging the recycled PET chip (S80) after step S70.
Description
본 발명은 폐 페트병을 잘게 분쇄한 칩(Chip)을 다시 가공하는 칩 재생방법 및 재생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 분쇄된 칩의 고유점도를 높임과 동시에, 고순도, 고품질의 칩으로 가공함으로써, 장섬유 의류 소재, 새로운 PET 병, 진공성형용 PET 시트, 트레이, 컵 등의 원료로 재사용할 수 있도록 한 페트병 칩 재생방법 및 재생장치에 관한 것이다. The present invention relates to a chip regeneration method and regeneration device for reprocessing chips finely crushed from waste PET bottles. More specifically, the present invention relates to a chip regeneration method and regeneration device for processing chips of high purity and high quality while increasing the intrinsic viscosity of the pulverized chips. By doing so, it relates to a method and recycling device for PET bottle chips that can be reused as raw materials for long-fiber clothing materials, new PET bottles, PET sheets for vacuum forming, trays, and cups.
폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, 이하 'PET'라 한다)는 물리적·화학적 특성이 우수하여, 섬유, 필름, 타이어코드, 음료 용기 등 다양한 용도에 사용되고 있다.Polyethylene Terephthalate (hereinafter referred to as 'PET') has excellent physical and chemical properties and is used in a variety of applications such as fibers, films, tire cords, and beverage containers.
특히 상기 PET는, 병(Bottle) 형태로 제조되어, 탄산 음료, 생수, 과즙 음료를 담는 용기로 널리 사용되고 있다.In particular, PET is manufactured in the form of a bottle and is widely used as a container for carbonated drinks, bottled water, and juice drinks.
그런데 이러한 PET 병은 잘 썩지 않아 그대로 버려질 경우 환경이 오염될 우려가 있다.However, these PET bottles do not rot easily, so there is a risk of polluting the environment if they are discarded as is.
또한 PET 병은 고가의 합성수지로 제조되므로, 폐기될 경우에 자원을 낭비하게 된다.Additionally, PET bottles are manufactured from expensive synthetic resins, so when they are discarded, they are a waste of resources.
이에 따라 PET 병은, 별도 수거 후 가공 과정을 거쳐 칩(Chip) 형태로 제조한 다음, 이를 직물류 또는 다른 제품의 원료로 재사용하고 있다. Accordingly, PET bottles are collected separately and processed into chips, which are then reused as raw materials for textiles or other products.
상기 PET 병을 재활용하기 위해서는, 먼저 PET 병에 부착되어 있는 라벨을 분리하고, 분쇄, 세척, 건조 과정을 거쳐 칩 형태로 제조한다. 상기 칩 형태를 플레이크(Flake)라 부르기도 한다.In order to recycle the PET bottle, the label attached to the PET bottle is first separated and manufactured into chips through grinding, washing, and drying processes. The chip shape is also called a flake.
이렇게 제조된 칩은, 선별과정을 거쳐 S급, A급, B급 등으로 분류되어 포장되는데, S급은 장섬유용, A급은 시트용, B급 및 C급은 단섬유용 등으로 사용된다.The chips manufactured in this way are classified and packaged into S class, A class, B class, etc. through a selection process. S class is used for long fibers, A class is used for sheets, and B and C classes are used for short fibers. do.
한편 폐 PET 병을 재활용하기 위한 방식은, 화학적 재활용, 기계적 재활용, 열적 재활용 방식으로 분류할 수 있다.Meanwhile, methods for recycling waste PET bottles can be classified into chemical recycling, mechanical recycling, and thermal recycling.
상기 화학적 재활용 방식은, 폐 PET 병을 화학적으로 분해하여 화학 원료로 이용하는 방식으로, 반영구적으로 리사이클이 가능하다는 장점이 있지만, 기술적 난이도가 높고 비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.The chemical recycling method is a method of chemically decomposing waste PET bottles and using them as chemical raw materials. Although it has the advantage of being able to be recycled semi-permanently, it has the disadvantage of being technically difficult and expensive.
이에 따라 상기 화학적 재활용 방식은, 아직 상업화가 이루어지지 않고 있다.Accordingly, the chemical recycling method has not yet been commercialized.
상기 기계적 재활용 방식은, PET 병을 용융 재생하는 방식으로, 비용 측면에서 최적의 공법이지만, 철저한 선별이 필요하다는 단점이 있다.The mechanical recycling method is a method of melting and recycling PET bottles, and is the optimal method in terms of cost, but has the disadvantage of requiring thorough sorting.
상기 열적 재활용 방식은, 폐 PET 병을 열에너지원으로 재사용하는 방식으로, 자원을 반복하여 이용할 수 없고, 연소시 이산화탄소를 발생시킨다는 단점이 있다.The thermal recycling method reuses waste PET bottles as a thermal energy source, and has the disadvantage of not being able to use resources repeatedly and generating carbon dioxide during combustion.
현재 PET 병의 재활용 방식으로는, 상기한 기계적 재활용 방식이 가장 많이 사용되고 있다.Currently, the mechanical recycling method described above is the most widely used recycling method for PET bottles.
그런데 이렇게 PET 병을 단순히 용융 성형하는 경우에는, 물성 저하와 색상 변색 및 염색 불균일로 인하여 재생된 PET 칩을 폴리에스터 장섬유(필라멘트사)에 사용하기가 어렵다.However, when PET bottles are simply melt-molded, it is difficult to use the recycled PET chips for polyester long fibers (filament yarn) due to deterioration of physical properties, color discoloration, and uneven dyeing.
즉 종래의 방식에 의해 재생된 PET 칩은, 고유점도(IV: Intrinsic Viscosity)가 낮고 순도가 낮아, 주로 폴리에스터 단섬유, 포장재 시트 등에 사용되고 있고, 장섬유, 새로운 PET 병, 진공성형용 PET 시트, 트레이, 컵 등의 원료로 재사용하기에 부적합하다는 문제점이 있다. In other words, PET chips recycled by conventional methods have low intrinsic viscosity (IV: Intrinsic Viscosity) and low purity, so they are mainly used for polyester short fibers, packaging sheets, etc., long fibers, new PET bottles, and PET sheets for vacuum forming. , there is a problem that it is unsuitable for reuse as a raw material for trays, cups, etc.
한편 PET 병의 재활용과 관련한 선행기술을 검색해 본 결과, 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 이중 일부를 소개하면 다음과 같다.Meanwhile, as a result of searching for prior art related to recycling of PET bottles, a number of patent documents were searched, some of which are introduced as follows.
특허문헌 1은, 전처리 과정을 거친 폴리에스터 보틀 본체를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 플레이크를 형성하는 단계; 상기 폴리에스터 플레이크를 풍력 및 비중차에 의하여 1차 선별하는 단계; 상기 1차 선별된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 파우더를 형성하는 단계; 상기 폴리에스터 파우더를 풍력 및 비중차에 의하여 2차 선별하는 단계; 및 상기 2차 선별된 폴리에스터 파우더를 용융하여 펠릿 형태로 성형하는 단계를 포함하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법을 개시하고 있다. Patent Document 1 includes wet grinding and drying a polyester bottle body that has undergone a pretreatment process to form polyester flakes; Primary sorting of the polyester flakes by wind power and specific gravity difference; Forming polyester powder by wet grinding and drying the first selected polyester flakes; Secondary screening of the polyester powder by wind power and specific gravity difference; and melting the secondarily selected polyester powder and molding it into pellets.
상기 특허문헌 1은, 기존의 PET 플레이크를 이용하여 폴리에스터 단섬유로 재생하는 정도의 기술이다.Patent Document 1 above is a technology that uses existing PET flakes to regenerate them into polyester staple fibers.
그리고 특허문헌 2는, 압축된 페트병을 투입하는 투입단계와,상기 투입단계에서 압축되어 투입된 페트병을 해체하고, 페트병에 부착된 이물질을 분리시킴과 동시에 페트병의 색상별로 선별 분리하는 선별단계와, 상기 선별단계에서 선별이 완료된 후 일정 크기로 분쇄하여 PET 칩이 형성되는 분쇄단계와, 상기 분쇄단계에서 분쇄된 PET 칩을 냉수와 온수를 이용하여 이물질 및 라벨용 본드, 약품을 제거하는 세척단계와, 상기 세척단계에서 세척된 PET 칩에 잔류하는 습기 및 이물질을 제거하는 건조단계와, 상기 선별단계, 분쇄단계, 세척단계, 건조단계에서 발생되는 오염물질을 포집제거하는 집진부로 이루어진 페트병 재생방법을 개시하고 있다.And
상기 특허문헌 2는, 사용된 PET 병을 단순히 정선하는 정도의 기술이고, PET 병 플레이크를 이용하여 보다 부가가치가 높은 제품으로 재생하는 기술에 관해서는 개시하고 있지 않다.
특허문헌 3은, PET공병 분쇄물을 물에 투입하여 비중이 상이한 캡 또는 캡 리테이너, 라벨 및 공병저면부의 성분으로부터 PET 분쇄물을 분리하여 얻는 단계, 분리된 PET 분쇄물을 비등점이 높은 용제에 투입하고 가열중 교반하여 PET 분쇄물에 포함된 라벨 및 라벨부착용 접착제 성분을 제거하는 단계와, 라벨 및 라벨부착용 접착제성분이 제거된 PET 분쇄물에 비등점이 낮은 용제로서 노르말헥산을 투입하여 가열교반중 PET 분쇄물에 붙어 있는 잔류용제를 제거하는 단계로 구성되는 PET의 회수 재생방법이 개시되어 있다. Patent Document 3 is a step of injecting the pulverized PET bottle into water and separating the pulverized PET from the components of the cap or cap retainer, label, and bottom of the empty bottle with different specific gravity, and adding the separated PET pulverized material to a solvent with a high boiling point. A step of removing labels and labeling adhesive components contained in the PET pulverized product by stirring during heating, and adding normal hexane as a low boiling point solvent to the PET pulverized material from which the labels and labeling adhesive components have been removed, thereby adding PET during heating and stirring. A PET recovery and regeneration method is disclosed, which consists of removing residual solvents attached to the pulverized material.
상기 특허문헌 3은 펠리트화된 순수 PET를 회수하는 방법에 그치고 있다. Patent Document 3 is limited to a method of recovering pelletized pure PET.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고유점도 및 순도가 낮은 PET 칩을 사용하여, 높은 고유점도 및 고순도를 갖는 PET 칩으로 재생할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and its purpose is to enable PET chips with low intrinsic viscosity and purity to be recycled into PET chips with high intrinsic viscosity and high purity.
본 발명의 다른 목적은, 고유점도 및 순도가 낮은 PET 칩으로부터 장섬유, 고강력 폴리에스터사, 새로운 PET 병, 진공성형용 PET 시트, 트레이, 컵 등의 제조원료로 재사용할 수 있도록 하는 데 있다.Another purpose of the present invention is to enable reuse of PET chips with low intrinsic viscosity and purity as raw materials for manufacturing long fibers, high-strength polyester yarn, new PET bottles, PET sheets for vacuum forming, trays, cups, etc. .
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PET 칩 재생방법은, (a) PET 병을 분쇄한 PET 칩을 준비하는 단계(S10), (b) 믹서기에서 상기 PET 칩을 가열 및 회전시켜 1차 결정화가 이루어지도록 하는 단계(S20), (c) 상기 S20 단계 이후, PET 칩을 압출 스크루에서 가열하면서 압출하는 단계(S30), (d) 상기 S30 단계 이후, 압출된 PET 원료를 수중에서 커팅하는 단계(S40), (e) 상기 S40 단계 이후, 물과 PET 칩을 분리한 다음, 진동선별기에 의해 일정 크기의 PET 칩을 선별하는 단계(S50), (f) 상기 S50 단계 이후, PET 칩을 가열 및 회전시켜 2차 결정화가 이루어지도록 한 다음, 고상중합 반응이 이루어지도록 하는 단계(S60), (g) 상기 S60 단계 이후, PET 칩을 건조 및 냉각시키는 단계(S70), (h) 상기 S70 단계 이후, 재생 PET 칩을 포장하는 단계(S80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the PET chip recycling method according to the present invention includes (a) preparing PET chips obtained by crushing PET bottles (S10), (b) heating and rotating the PET chips in a blender to produce a primary A step of causing crystallization (S20), (c) after step S20, a step of extruding the PET chip while heating it on an extrusion screw (S30), (d) after step S30, cutting the extruded PET raw material in water. Step (S40), (e) after step S40, separating water and PET chips, and then sorting PET chips of a certain size by a vibration separator (S50), (f) after step S50, PET chips Heating and rotating to achieve secondary crystallization and then solid-state polymerization reaction (S60), (g) drying and cooling the PET chip after S60 (S70), (h) S70 After the step, it is characterized in that it includes a step (S80) of packaging the recycled PET chip.
또한 상기 S20 단계에서, 믹서기에서 PET 칩을 150 ~ 160℃로 가열하면서 800 ~ 1,000rpm으로 회전시켜 고유점도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.Additionally, in step S20, the PET chip is heated to 150 to 160°C in a blender and rotated at 800 to 1,000 rpm to increase the intrinsic viscosity.
또한 상기 S30 단계에서, 스크루 2대가 나란히 배치된 트윈형 압출 스크루를 사용하여, PET 원료를 액상에 가까운 겔 상태로 압출하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step S30, the PET raw material is extruded into a gel state close to the liquid state using a twin-type extrusion screw in which two screws are arranged side by side.
또한 상기 S30 단계에서, 진공펌프를 사용하여 압출 스크루 내부의 압력을 0.7 ~ 0.9bar로 유지시키는 것을 특징으로 한다.Additionally, in step S30, the pressure inside the extrusion screw is maintained at 0.7 to 0.9 bar using a vacuum pump.
또한 상기 S40 단계 이전에, 스크린 체인저 및 폴리머 필터에 의해 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, before step S40, the method further includes the step of removing foreign substances using a screen changer and a polymer filter.
또한 상기 S40 단계에서, 정수된 물을 70 ~ 80℃로 가열하여 펌프에 의해 수중커팅기의 언더워터 재킷으로 공급하는 것을 특징으로 한다.Additionally, in step S40, the purified water is heated to 70 to 80°C and supplied to the underwater jacket of the underwater cutting machine by a pump.
또한 상기 S40 단계에서, 원주상으로 배치된 다수의 노즐을 통과하는 PET 원료를 회전칼날에 의해 수중에서 커팅하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step S40, the PET raw material passing through a plurality of nozzles arranged circumferentially is cut underwater using a rotating blade.
또한 상기 S50 단계에서, 고속 원심분리기에 의해 물과 PET 칩을 분리한 후, 진동선별기에서 일정 크기의 PET 칩을 선별하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step S50, water and PET chips are separated by a high-speed centrifuge, and then PET chips of a certain size are selected in a vibration separator.
또한 상기 S60 단계에서, 믹서기에서 PET 칩을 150 ~ 160℃로 가열하면서 800 ~ 1,000 rpm으로 회전시켜 2차로 결정화킴으로써 고유점도를 더 상승시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in step S60, the PET chip is heated to 150 to 160°C in a blender and rotated at 800 to 1,000 rpm to secondary crystallization, thereby further increasing the intrinsic viscosity.
또한 상기 S60 단계에서, 2차 결정화가 완료된 PET 칩에 질소가스를 공급하여 40 ~ 50℃로 냉각시키면서 고상중합 반응이 일어나도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step S60, nitrogen gas is supplied to the PET chip on which secondary crystallization has been completed and cooled to 40 to 50° C. to allow a solid-state polymerization reaction to occur.
또한 상기 PET 칩을 냉각시키고 이물질을 포집한 다음, 진공형 이송로더에 의해 싸일로에 저장하는 것을 특징으로 한다.In addition, the PET chip is cooled, foreign substances are collected, and then stored in a silo using a vacuum-type transfer loader.
그리고 본 발명에 따른 PET 칩 재생장치는, 분쇄된 PET 칩을 가열 및 회전시켜 1차 결정화가 이루어지도록 하는 1차 결정화부와, 1차 결정화된 PET 칩을 압출 스크루에 의해 가열하면서 압출하는 압출부와, 상기 압출부를 통과한 PET 원료를 수중에서 커팅하는 수중커팅부와, 커팅된 PET 칩을 가열하면서 회전시켜 2차 결정화가 이루어지도록 한 후, 고상중합 반응이 일어나도록 하는 2차 결정화 및 고상중합부와, 2차 결정화가 완료된 PET 칩을 건조 및 냉각시키는 건조부와, 건조가 완료된 PET 칩을 저장하는 저장 싸일로와, 상기 저장 싸일로에 저장된 재생 PET 칩을 포장하기 위한 패커를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And the PET chip regeneration device according to the present invention includes a primary crystallization unit that heats and rotates the pulverized PET chips to achieve primary crystallization, and an extrusion unit that extrudes the primary crystallized PET chips while heating them with an extrusion screw. and an underwater cutting unit that cuts the PET raw material that has passed through the extrusion unit underwater, and a secondary crystallization and solid phase polymerization reaction that causes secondary crystallization by rotating the cut PET chips while heating them. It is composed of a joint unit, a drying unit for drying and cooling the PET chips on which secondary crystallization has been completed, a storage silo for storing the dried PET chips, and a packer for packaging the recycled PET chips stored in the storage silo. It is characterized by being
또한 상기 1차 결정화부는, 회전 임펠러를 구비한 믹서기를 포함하여 구성되어, 임펠러의 고속회전 마찰에 의해 PET 칩의 고유점도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the primary crystallization unit includes a mixer equipped with a rotating impeller, and is characterized in that the intrinsic viscosity of the PET chip is increased by friction of the high-speed rotation of the impeller.
또한 상기 압출부에, 압출 스크루 내부를 진공상태로 유지하기 위한 진공펌프가 구비되는 것을 특징으로 한다.Additionally, the extrusion unit is characterized in that a vacuum pump is provided to maintain the inside of the extrusion screw in a vacuum state.
또한 상기 압출부에 구비되는 압출 스크루는, 복수의 단위 압출 스크루가 연이어 조립되는 조립식으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the extrusion screw provided in the extrusion unit is characterized in that it is constructed in a prefabricated manner in which a plurality of unit extrusion screws are sequentially assembled.
또한 상기 압출 스크루의 각 단위 압출 스크루는, 회전날개의 형상과 피치가 서로 다르게 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, each unit extrusion screw of the extrusion screw is characterized in that the shape and pitch of the rotating blades are configured differently.
또한 상기 압출 스크루는, 2개의 압출 스크루가 평행하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전하는 트윈형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the extrusion screw is characterized in that it is configured as a twin type in which two extrusion screws are arranged in parallel and rotate in the same direction.
또한 상기 압출 스크루의 외면에, 히터 및 가스 배출부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Additionally, a heater and a gas discharge unit are further provided on the outer surface of the extrusion screw.
또한 상기 압출 스크루의 외면에, PET 원료의 압출상태를 육안으로 확인할 수 있는 투시창이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the outer surface of the extrusion screw is further characterized by a viewing window through which the extrusion state of the PET raw material can be visually confirmed.
또한 상기 압출부의 후방 라인에, 제1 스크린 체인저, 제1 기어펌프, 제2 스크린 체인저, 제2 기어펌프가 차례대로 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, a first screen changer, a first gear pump, a second screen changer, and a second gear pump are arranged in order on the rear line of the extrusion unit.
또한 상기 제1 스크린 체인저는 100 ~ 200메시로 구성되고, 제2 스크린 체인저는 200 ~ 300 메시로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first screen changer is composed of 100 to 200 mesh, and the second screen changer is composed of 200 to 300 mesh.
또한 상기 제2 기어펌프의 후방 라인에, 600 ~ 700메시의 폴리머 필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a polymer filter of 600 to 700 mesh is provided in the rear line of the second gear pump.
또한 상기 폴리머 필터의 후방 라인에, 정수된 물을 하부에서 상부로 분사하는 언더워터 재킷이 구비되고, 상기 언더워터 재킷에서, 원주상으로 배치된 복수의 노즐을 통과하는 PET 원료를 회전칼날에 의해 커팅하는 것을 특징으로 한다.In addition, at the rear line of the polymer filter, an underwater jacket is provided that sprays purified water from the bottom to the top, and in the underwater jacket, PET raw materials passing through a plurality of nozzles arranged in a circumferential shape are sprayed by a rotating blade. It is characterized by cutting.
또한 상기 수중커팅부의 후방 라인에, 원심분리기가 구비되어 물과 PET 칩을 분리하는 것을 특징으로 한다.In addition, a centrifuge is provided at the rear line of the underwater cutting unit to separate water and PET chips.
또한 상기 원심분리기의 후방 라인에, 일정 크기의 PET 칩을 선별하는 진동선별기가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the rear line of the centrifuge is characterized by a vibration separator that sorts PET chips of a certain size.
또한 상기 2차 결정화 및 고상중합부는, PET 칩을 가열 및 회전시키는 제2 회전부와, 회전드럼 내부에서 고상중합 반응이 일어나도록 하는 고상중합부와, 상기 회전드럼에 질소가스를 투입하기 위한 질소탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary crystallization and solid phase polymerization section includes a second rotating section that heats and rotates the PET chip, a solid phase polymerization section that causes the solid phase polymerization reaction to occur inside the rotating drum, and a nitrogen tank for injecting nitrogen gas into the rotating drum. It is characterized by being composed of a.
또한 상기 건조부의 출구부에, 이물질을 포집하는 필터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a filter for collecting foreign substances is further provided at the outlet of the drying unit.
또한 상기 건조부를 통과한 PET 칩은, 진공형 이송로더에 의해 저장 싸일로에 저장되는 것을 특징으로 한다.In addition, the PET chips that have passed through the drying unit are stored in a storage silo by a vacuum-type transfer loader.
또한 상기 저장 싸일로의 하부에, 재생된 PET 칩을 일정량씩 자동으로 포장하는 패커가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a packer is provided at the bottom of the storage silo to automatically pack a certain amount of recycled PET chips.
본 발명에 의하면, 고유점도 및 순도가 낮은 PET 칩을 사용하여, 높은 고유점도 및 고순도를 갖는 PET 칩으로 제조할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture PET chips with high intrinsic viscosity and high purity using PET chips with low intrinsic viscosity and purity.
또한 고유점도 및 순도가 낮은 PET 칩으로부터 장섬유, 고강력 폴리에스터사 원료, 새로운 PET 병, 진공성형용 PET 시트, 트레이, 컵 등의 원료로 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, PET chips with low intrinsic viscosity and purity can be used as raw materials for long fibers, high-strength polyester yarn, new PET bottles, PET sheets for vacuum forming, trays, and cups.
도 1은 본 발명에 따른 PET 칩 재생방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 PET 칩 재생장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 PET 칩 재생장치의 정면도.1 is a flow chart showing a PET chip recycling method according to the present invention.
Figure 2 is a plan view of the PET chip recycling device according to the present invention.
Figure 3 is a front view of the PET chip recycling device according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 명세서에서 PET 칩이라 함은, PET 병을 잘게 부순 조각 또는 본 발명에 따라 재생된 펠릿 형태를 의미한다.As used herein, PET chips refer to finely crushed PET bottles or pellets recycled according to the present invention.
그리고 PET 원료라 함은, 상기 PET 칩을 가열하여 액상의 겔(Gel) 상태가 된 것을 의미한다.And PET raw material means that the PET chip is heated to become a liquid gel.
<PET 칩 재생방법><How to recycle PET chips>
본 발명에 따른 PET 칩 재생방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, (a) PET 병을 분쇄한 PET 칩을 준비하는 단계(S10), (b) 믹서기에서 상기 PET 칩을 가열 및 회전시켜 1차 결정화가 이루어지도록 하는 단계(S20), (c) 상기 S20 단계 이후, PET 칩을 압출 스크루에서 가열하면서 압출하는 단계(S30), (d) 상기 S30 단계 이후, 압출된 PET 원료를 수중에서 커팅하는 단계(S40), (e) 상기 S40 단계 이후, 물과 PET 칩을 분리한 다음, 진동선별기에 의해 일정 크기의 PET 칩을 선별하는 단계(S50), (f) 상기 S50 단계 이후, PET 칩을 가열 및 회전시켜 2차 결정화가 이루어지도록 한 다음, 고상중합 반응이 이루어지도록 하는 단계(S60), (g) 상기 S60 단계 이후, PET 칩을 건조 및 냉각시키는 단계(S70), 재생 PET 칩을 포장하는 단계(S80)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 1, the PET chip recycling method according to the present invention includes (a) preparing PET chips obtained by crushing PET bottles (S10), (b) heating and rotating the PET chips in a blender to obtain 1 A step of allowing secondary crystallization (S20), (c) after step S20, a step of extruding the PET chip while heating it on an extrusion screw (S30), (d) after step S30, cutting the extruded PET raw material in water. step (S40), (e) after step S40, separating water and PET chips, and then sorting PET chips of a certain size by a vibration separator (S50), (f) after step S50, PET chips heating and rotating to achieve secondary crystallization, followed by a solid-state polymerization reaction (S60), (g) drying and cooling the PET chip after step S60 (S70), and recycling PET chips. It includes a packaging step (S80).
상기 S20 단계에서는, 믹서기에서 PET 칩을 150 ~ 160℃로 까지 가열하면서 임펠러를 800 ~ 1,000rpm으로 회전시켜 고유점도를 상승시킨다.In step S20, the PET chip is heated to 150 to 160°C in a blender and the impeller is rotated at 800 to 1,000 rpm to increase intrinsic viscosity.
믹서기에 상기 PET 칩을 투입하고 가열 및 회전시키면, 고속회전에 의해 발생하는 마찰로 인하여 PET 칩의 온도가 점진적으로 상승하게 된다.When the PET chip is placed in a blender and heated and rotated, the temperature of the PET chip gradually increases due to friction generated by high-speed rotation.
그리고 100℃부터 열에 의해 결정화가 시작되고, 150℃ ~ 160℃가 되면 결정화가 마무리된다. 따라서 PET 칩은 150℃ ~ 160℃까지 가열하는 것이 바람직하다.And crystallization begins at 100℃ due to heat, and crystallization is completed at 150℃ ~ 160℃. Therefore, it is desirable to heat the PET chip to 150°C to 160°C.
상기 PET 칩의 온도가 150℃ 정도가 되면, 칩이 결정화 되기 전에 서로 엉겨붙는 이른바 황변현상이 발생되는데, 임펠러가 고속으로 회전하면서 이러한 황변현상을 방지하게 된다.When the temperature of the PET chip reaches about 150°C, a so-called yellowing phenomenon occurs in which the chips stick together before crystallization. The impeller rotates at high speed to prevent this yellowing phenomenon.
PET 칩의 결정화가 마무리되면, 가열을 중단하고 임펠러의 회전속도를 자동으로 조절하여 믹서기 내부의 온도를 120℃까지 하강시킨다.Once the crystallization of the PET chip is complete, heating is stopped and the rotation speed of the impeller is automatically adjusted to lower the temperature inside the mixer to 120°C.
1차 결정화 단계가 완료되면, 스크루 2대가 나란히 배치된 트윈형 압출 스크루를 사용하여 PET 칩을 압출한다. 이때 PET 칩은 액상에 가까운 겔(Gel) 상태로 압출된다.After the first crystallization step is completed, the PET chip is extruded using a twin-type extrusion screw with two screws arranged side by side. At this time, the PET chip is extruded in a gel state close to liquid.
그리고 상기 S30 단계에서, 진공펌프를 사용하여 압출 스크루 내부의 압력을 0.7 ~ 0.9bar로 유지시킨다. And in step S30, the pressure inside the extrusion screw is maintained at 0.7 to 0.9 bar using a vacuum pump.
압출 스크루 내부에 0.7 ~ 0.9bar의 압력을 가하여 진공상태를 유지시키면, 원료가 엉기는 황변현상을 억제할 수 있고, 추가적으로 고유점도를 상승시킬 수 있다. 또한 압출 스크루 내부의 습기 및 가스도 제거된다.By maintaining a vacuum state by applying a pressure of 0.7 to 0.9 bar inside the extrusion screw, the yellowing phenomenon of coagulation of raw materials can be suppressed and the intrinsic viscosity can be additionally increased. Additionally, moisture and gases inside the extrusion screw are removed.
한편 압출 스크루 내부의 압력이 0.9bar 이상이 되면, 이상적인 진공상태를 형성하기가 어려워지므로 바람직하지 않다.On the other hand, if the pressure inside the extrusion screw exceeds 0.9 bar, it is undesirable because it becomes difficult to form an ideal vacuum state.
그리고 상기 S40 단계 이전에, 스크린 체인저 및 폴리머 필터에 의해 이물질을 제거한다. And before step S40, foreign substances are removed using a screen changer and polymer filter.
이어서 상기 S40 단계에서는, 압출부를 통과한 PET 원료를 수중에서 커팅한다.Next, in step S40, the PET raw material that has passed through the extrusion unit is cut underwater.
상기 커팅 단계를 좀 더 상세히 설명하면, 압출부를 통과한 PET 원료는 원주상으로 배치된 복수의 노즐(도시 생략)을 통해 언더워터 재킷(31) 내부로 공급된다. 여기서 상기 노즐의 직경은 3mm가 바람직하다.To describe the cutting step in more detail, the PET raw material that has passed through the extrusion unit is supplied into the
그리고 상기 언더워터 재킷(31) 내부에는 고속으로 회전하는 칼날이 구비되어, 상기 노즐을 통과하는 PET 원료를 일정 크기의 펠릿 형태로 커팅한다.Additionally, a blade rotating at high speed is provided inside the
이때 정수된 물을 70 ~ 80℃로 가열하여, 상기 언더워터 재킷(31)의 하부로부터 분사하면서 커팅한다. At this time, the purified water is heated to 70-80°C and cut by spraying it from the lower part of the
정수된 물의 온도가 70℃ 이하가 되면 PET 원료가 토출되는 노즐이 막힐 우려가 있고, 물의 온도가 80℃ 이상이 되면 약 270℃에서 이루어지는 원료의 커팅 작업시 냉각 효과가 떨어지게 된다.If the temperature of the purified water is below 70℃, there is a risk that the nozzle through which PET raw materials are discharged may be clogged, and if the temperature of the water is above 80℃, the cooling effect during cutting of raw materials performed at about 270℃ will be reduced.
그리고 상기 S50 단계에서, 고속 원심분리기에 의해 물과 PET 칩을 분리한 후, 진동선별기에서 일정 크기의 PET 칩을 선별한다.And in step S50, water and PET chips are separated by a high-speed centrifuge, and then PET chips of a certain size are selected in a vibration separator.
상기 진동선별기에서는 직경 3mm의 원형칩 만을 선별하여 사용하고, 그 이외의 칩은 분리하여 다른 용도로 사용한다.. In the vibrating sorter, only circular chips with a diameter of 3 mm are selected and used, and other chips are separated and used for other purposes.
그리고 상기 S60 단계에서, 믹서기에서 PET 칩을 150 ~ 160℃까지 가열하면서 800 ~ 1,000 rpm으로 회전시켜 2차로 결정화시킨다. 이로써 PET 칩의 고유점도는 더욱 상승하게 된다.And in step S60, the PET chip is secondarily crystallized by heating it in a blender to 150 to 160°C and rotating it at 800 to 1,000 rpm. As a result, the intrinsic viscosity of PET chips further increases.
또한 상기 S60 단계에서, 2차 결정화가 완료된 PET 칩에 질소가스를 공급하여 40 ~ 50℃로 냉각시키면서 고상중합 반응이 일어나도록 한다.In addition, in step S60, nitrogen gas is supplied to the PET chip on which secondary crystallization has been completed and cooled to 40 to 50° C. to allow a solid-state polymerization reaction to occur.
그리고 상기 S70 단계에서, PET 칩을 건조시킨 후 필터에 의해 이물질을 포집한 다음, 진공형 이송로더에 의해 싸일로에 저장한다.And in step S70, after drying the PET chip, foreign substances are collected by a filter and then stored in a silo by a vacuum-type transfer loader.
싸일로에 저장된 PET 칩은, 패커에서 플라스틱 백에 일정량씩 자동으로 포장되어 출하된다.PET chips stored in silos are automatically packaged and shipped in plastic bags in a certain amount by the packer.
<PET 칩 재생장치><PET chip regeneration device>
이어서 본 발명에 따른 PET 칩 재생장치의 구조에 대하여 설명한다.Next, the structure of the PET chip recycling device according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 PET 칩 재생장치는, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 분쇄된 PET 칩을 가열 및 회전시켜 1차 결정화가 이루어지도록 하는 1차 결정화부(10)와, 1차 결정화된 PET 칩을 압출 스크루에 의해 가열하면서 압출하는 압출부(20)와, 상기 압출부(20)를 통과한 PET 원료를 수중에서 커팅하는 수중커팅부(30)와, 커팅된 PET 칩을 가열하면서 회전시켜 2차 결정화가 이루어지도록 한 후, 고상중합 반응이 일어나도록 하는 2차 결정화 및 고상중합부(40)와, 2차 결정화가 완료된 PET 칩을 건조 및 냉각시키는 건조부(50)와, 건조가 완료된 PET 칩을 저장하는 저장 싸일로(60)와, 상기 저장 싸일로(60)에 저장된 재생 PET 칩을 포장하기 위한 패커(70)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the PET chip regeneration device according to the present invention includes a
상기 1차 결정화부(10)는, 회전 임펠러를 구비한 믹서기를 포함하여 구성되어, 믹서기에 투입된 PET 칩을 가열하면서 임펠러의 고속회전 마찰에 의해 PET 칩의 고유점도를 상승시킨다.The
1차 결정화가 완료된 PET 칩은, 제1 이송로더(12)에 의해 압출부(20)의 호퍼(21)로 이송된다. 상기 제1 이송로더(12)는 이송 스크루로 구성되는 것이 바람직하다.PET chips on which primary crystallization has been completed are transferred to the
상기 압출부(20)는, PET 칩을 액상에 가까운 겔(Gel) 상태로 압출하기 위한 장치로, 압출 스크루(22) 내부를 진공상태로 유지하기 위한 진공펌프(23)를 구비한다.The
또한 상기 압출 스크루(22)는, 복수의 단위 압출 스크루가 연이어 조립되는 조립식으로 구성되는 것이 바람직하다. In addition, the
그리고 상기 압출 스크루(22)의 각 단위 압출 스크루는, 회전날개의 형상과 피치가 서로 다르게 구성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that each unit extrusion screw of the
상기한 구조에 의해, 압출되는 원료의 종류에 따라 압출 스크루를 쉽게 교체하여 사용할 수가 있다.Due to the above structure, the extrusion screw can be easily replaced depending on the type of raw material being extruded.
또한 상기 압출 스크루(22)는, 2개의 압출 스크루가 평행하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전하는 트윈(Twin)형으로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the
상기 트윈형 압출 스크루(22)에 의해, 압출되는 PET 원료의 치밀도를 높여 고품질의 PET 칩을 제조할 수 있다.By using the twin-
또한 상기 압출 스크루(22)의 외면에, 히터 및 가스 배출부와, PET 원료의 압출상태를 육안으로 확인할 수 있는 투시창이 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the outer surface of the
그리고 상기 압출부(20)의 후방 라인에는, 제1 스크린 체인저(24), 제1 기어펌프(25), 제2 스크린 체인저(26), 제2 기어펌프(27)가 차례대로 배치된다.And in the rear line of the
상기 제1 기어펌프(25) 및 제2 기어펌프(27)는, PET 원료가 압출 스크루(22)의 단부로 부터 언더워터 커팅부(30) 까지 이송될 때, 압력이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다. The
그리고 상기 제1 스크린 체인저(24)는 100 ~ 200메시로 구성되고, 제2 스크린 체인저(26)는 200 ~ 300 메시로 구성되는 것이 바람직하다.Additionally, the
그리고 도면에는 도시하지 않았으나, 제2 스크린 체인저(26)의 후방에 제3 스크린 체인저가 더 구비되는 것이 바람직하다.Although not shown in the drawing, it is preferable that a third screen changer is further provided behind the
이 경우 상기 제3 스크린 체인저는 300 ~ 400메시로 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the third screen changer is preferably composed of 300 to 400 mesh.
또한 상기 제2 기어펌프(27)의 후방 라인에는, 600 ~ 700메시의 폴리머 필터(28)가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a
상기한 제1 스크린 체인저(24), 제2 스크린 체인저(26) 및 폴리머 필터(28)에 의해, 액상에 가까운 형태로 압출되는 PET 원료에 포함된 각종 이물질을 걸러낼 수 있다. 이로써 PET 칩의 순도 및 품질을 향상시킬 수가 있다. By using the above-described
그리고 상기 폴리머 필터(28)의 후방 라인에는, 상기 필터들을 통과한 겔 상의 PET 원료를 수중에서 일정 길이로 절단하기 위한 언더워터 커팅부(30)가 구비된다.And at the rear line of the
상기 언더워터 커팅부(30)는, 정수된 물을 공급받는 언더워터 재킷(31)과, 노즐(도시 생략)을 통과하는 겔 상의 PET 원료를 커팅하기 위한 회전 칼날(도시 생략)을 포함하여 구성된다.The
상기 언더워터 재킷(31)은, 워터 펌프(도시 생략)로부터 물 공급라인(31a)을 통해 70 ~ 80℃로 가열된 물을 공급받는다. The
여기서 상기 언더워터 재킷(31)의 상부는 배출라인(31b)에 의해 원심분리기(33)와 연결된다.Here, the upper part of the
그리고 상기 회전 칼날은, 커터의 단부에 방사상으로 배치되어 고속으로 회전하면서, 원주상으로 배치된 다수의 노즐을 통해 나오는 PET 원료를 일정 길이로 절단한다. And the rotating blade is radially disposed at the end of the cutter and rotates at high speed, cutting the PET raw material coming out through a plurality of nozzles arranged in a circumferential shape to a certain length.
이때 워터펌프로 상기 물 공급라인(31a)을 통해 회전 커터의 하부로부터 상부로 물을 분사한다.At this time, water is sprayed from the bottom of the rotary cutter to the top through the water supply line (31a) using a water pump.
그러면 약 270℃ 정도로 가열되어 노즐을 통해 배출되는 PET 원료가, 물에 의해 순간적으로 식혀지면서 회전 칼날에 의해 절단된다.Then, the PET raw material heated to about 270°C and discharged through the nozzle is momentarily cooled by water and cut by a rotating blade.
회전 칼날에 의해 일정 길이로 절단된 PET 칩은, 물 공급라인(31a)을 통해 분사되는 물과 함께 배출라인(31b)을 통해 원심분리기(32)로 이동한다.PET chips cut to a certain length by a rotating blade move to the
상기 원심분리기(32)는 PET 칩과 물을 분리하며, 분리된 PET 칩은 원심분리기(32)의 상부로 이동한 후, 칩 배출구(32a)을 통해 진동선별기(33)로 배출된다.The
상기 진동선별기(33)는, 직경 3mm의 칩을 선별하고, 그 이외의 크기는 분리하여 다른 용도로 사용한다.The
상기 진동선별기(33)에서 선별된 PET 칩은, 제2 이송로더(41)에 의해 2차 결정화 및 고상중합부(40)로 이송된다.The PET chips sorted in the vibration sorter (33) are transferred to the secondary crystallization and solid phase polymerization unit (40) by the second transfer loader (41).
상기 2차 결정화 및 고상중합부(40)는, PET 칩을 가열 및 회전시키는 제2 회전부(42)와, 고상중합 반응이 일어나도록 하는 회전드럼(43)과, 상기 제2 회전부(42)에 질소가스를 투입하기 위한 질소탱크(44)를 포함하여 구성된다.The secondary crystallization and solid-
상기 제2 회전부(42)는, 전술한 제1 회전부(41)와 동일한 방식에 의해 PET 칩이 2차 결정화가 이루어지도록 한다.The second
그리고 상기 회전드럼(43)에 질소가스를 투입하면서 회전시켜, PET 칩이 40 ~ 50℃로 냉각되면서 고상중합 반응이 일어나도록 한다.Then, the
2차 결정화 및 고상중합 반응이 완료된 PET 칩은, 제3 이송로더(51)에 의해 건조부(50)로 이송된다. PET chips on which secondary crystallization and solid-state polymerization reactions have been completed are transferred to the drying
그리고 상기 건조부(50)의 출구부에, 이물질을 포집하기 위한 필터가 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a filter for collecting foreign substances is further provided at the outlet of the drying
상기 건조부(50)를 통과한 PET 칩은, 제4 이송로더(61)에 의해 저장 싸일로(60)에 저장된다. 상기 제4 이송로더(61)는 진공형 이송로더로 구성되는 것이 바람직하다.PET chips that have passed through the drying
상기 저장 싸일로(60)의 하부에는 패커(70)가 구비되어, PET 칩을 플라스틱 백에 일정량씩 자동으로 포장한다. A
종래의 PET 칩 재생방식은, PET의 고유점도 및 순도를 향상시키는 데 한계가 있어, 재생된 PET 칩으로 고품질의 장섬유, 새로운 PET 병, 진공성형용 PET 시트, 트레이, 컵 등의 원료로 사용하기가 어렵다.Conventional PET chip recycling methods have limitations in improving the intrinsic viscosity and purity of PET, so recycled PET chips are used as raw materials for high-quality long fibers, new PET bottles, PET sheets for vacuum forming, trays, and cups. It's difficult to do.
본 발명에 의하면, 분쇄된 PET 칩을 1차 결정화, 압출, 수중 커팅, 2차 결정화 및 고상중합의 단계를 거쳐, 높은 고유점도 및 고순도를 갖는 PET 칩으로 재생할 수 있다.According to the present invention, pulverized PET chips can be regenerated into PET chips with high intrinsic viscosity and high purity through the steps of primary crystallization, extrusion, underwater cutting, secondary crystallization, and solid-state polymerization.
이로써 재생된 PET 칩을 장섬유, 새로운 PET 병, 진공성형용 PET 시트, 트레이, 컵 등을 제조하는 원료로 재사용할 수가 있다. As a result, recycled PET chips can be reused as raw materials for manufacturing long fibers, new PET bottles, PET sheets for vacuum forming, trays, and cups.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. The above has illustratively described preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments described above. Anyone skilled in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
10: 1차 결정화부 11: 제1 회전부
12: 제1 이송로더(Loader) 20: 압출부
21: 호퍼(Hopper) 22: 압출 스크루(Screw)
23: 진공펌프
24: 제1 스크린 체인저(Screen Changer)
25: 제1 기어펌프(Gear Pump) 26: 제2 스크린 체인저
27: 제2 기어펌프 28: 폴리머 필터(Polymer Filter)
30: 언더워터 커팅부
31: 언더워터 재킷(Underwater Jacket)
31a: 물 공급라인 31b: 배출라인
32: 원심분리기 32a: 칩 배출구
33: 진동선별기 40: 2차 결정화 및 고상중합부
41: 제2 이송로더 42: 제2 회전부
43: 회전드럼(Drum) 44: 질소탱크(Tank)
50: 건조부 51: 제3 이송로더
60: 저장 싸일로(Silo) 61: 제4 이송로더
70: 패커(Packer)10: primary crystallization unit 11: first rotation unit
12: First transfer loader (Loader) 20: Extrusion unit
21: Hopper 22: Extrusion Screw
23: Vacuum pump
24: 1st Screen Changer
25: 1st gear pump 26: 2nd screen changer
27: Second gear pump 28: Polymer Filter
30: Underwater cutting part
31: Underwater Jacket
31a:
32:
33: Vibration separator 40: Secondary crystallization and solid phase polymerization unit
41: second transfer loader 42: second rotating unit
43: Rotating drum (Drum) 44: Nitrogen tank (Tank)
50: Drying unit 51: Third transfer loader
60: Storage silo 61: 4th transfer loader
70: Packer
Claims (29)
분쇄된 PET 칩을 가열 및 회전시켜 1차 결정화가 이루어지도록 하는 1차 결정화부(10)와,
1차 결정화된 PET 칩을 압출 스크루(22)에 의해 가열하면서 압출하는 압출부(20)와,
상기 압출부(20)를 통과한 PET 원료를 수중에서 커팅하는 언더워터 커팅부(30)와,
커팅된 PET 칩을 가열하면서 회전시켜 2차 결정화가 이루어지도록 한 후, 고상중합 반응이 일어나도록 하는 2차 결정화 및 고상중합부(40)와,
2차 결정화가 완료된 PET 칩을 건조 및 냉각시키는 건조부(50)와,
건조가 완료된 PET 칩을 저장하는 저장 싸일로(60)와,
상기 저장 싸일로(60)에 저장된 재생 PET 칩을 포장하기 위한 패커(70)를 포함하여 구성되고,
상기 1차 결정화부(10)는, 회전 임펠러를 구비한 믹서기를 포함하여 구성되어, 임펠러의 고속회전 마찰에 의해 PET 칩의 고유점도를 상승시키며,
1차 결정화가 완료된 PET 칩은, 제1 이송로더(12)에 의해 압출부(20)의 호퍼(21)로 이송되고,
상기 압출부(20)에 압출 스크루(22) 내부를 진공상태로 유지하기 위한 진공펌프(23)가 구비되어, PET 칩을 액상에 가까운 겔(Gel) 상태로 압출하며,
상기 압출부(20)에 구비되는 압출 스크루(22)는, 복수의 단위 압출 스크루가 연이어 조립되는 조립식으로 구성되고,
상기 압출 스크루(22)의 각 단위 압출 스크루는, 회전날개의 형상과 피치가 서로 다르게 구성되며,
상기 압출 스크루(22)는, 2개의 압출 스크루가 평행하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전하는 트윈형으로 구성되고,
상기 압출 스크루(22)의 외면에, 히터 및 가스 배출부가 더 구비되며,
상기 압출 스크루(22)의 외면에, PET 원료의 압출상태를 육안으로 확인할 수 있는 투시창이 더 구비되고,
상기 압출부(20)의 후방 라인에, 제1 스크린 체인저(24), 제1 기어펌프(25), 제2 스크린 체인저(26), 제2 기어펌프(27)가 차례대로 배치되고,
상기 제1 스크린 체인저(24)는 100 ~ 200메시로 구성되고, 제2 스크린 체인저(26)는 200 ~ 300 메시로 구성되며,
상기 제2 스크린 체인저(26)의 후방에 300 ~ 400메시로 구성되는 제3 스크린 체인저가 더 구비되고,
상기 제2 기어펌프(27)의 후방 라인에, 600 ~ 700메시의 폴리머 필터(28)가 구비되며,
상기 폴리머 필터(28)의 후방 라인에, 상기 필터를 통과한 겔 상의 PET 원료를 수중에서 일정 길이로 절단하기 위한 언더워터 커팅부(30)가 구비되고,
상기 언더워터 커팅부(30)는, 정수된 물을 공급받는 언더워터 재킷(31)과, 노즐을 통과하는 겔 상의 PET 원료를 커팅하기 위한 회전 칼날을 포함하여 구성되며,
상기 언더워터 재킷(31)은, 워터 펌프로부터 물 공급라인(31a)을 통해 70 ~ 80℃로 가열된 물을 공급받고,
상기 언더워터 재킷(31)의 상부는 배출라인(31b)에 의해 원심분리기(33)와 연결되며,
커터의 단부에 방사상으로 배치되어 고속으로 회전하는 회전 칼날이, 원주상으로 배치된 다수의 노즐을 통해 나오는 PET 원료를 일정 길이로 절단할 때, 워터펌프로 상기 물 공급라인(31a)을 통해 커터의 하부로부터 상부로 물을 분사하며,
회전 칼날에 의해 일정 길이로 절단된 PET 칩은, 물 공급라인(31a)을 통해 분사되는 물과 함께 배출라인(31b)을 통해 원심분리기(32)로 이동하고,
상기 원심분리기(32)는 PET 칩과 물을 분리하며, 분리된 PET 칩은 원심분리기(32)의 상부로 이동한 후, 칩 배출구(32a)을 통해 진동선별기(33)로 배출되며,
상기 진동선별기(33)에서 선별된 PET 칩은, 제2 이송로더(41)에 의해 2차 결정화 및 고상중합부(40)로 이송되고,
상기 2차 결정화 및 고상중합부(40)는,
PET 칩을 가열 및 회전시키는 제2 회전부(42)와,
내부에서 고상중합 반응이 일어나도록 하는 회전드럼(43)과,
상기 회전드럼(43)에 질소가스를 투입하기 위한 질소탱크(44)를 포함하여 구성되며,
상기 회전드럼(43)에 질소가스를 투입하면서 회전시켜, PET 칩이 40 ~ 50℃로 냉각되면서 고상중합 반응이 일어나도록 하고,
2차 결정화 및 고상중합 반응이 완료된 PET 칩은, 제3 이송로더(51)에 의해 건조부(50)로 이송되며,
상기 건조부(50)의 출구부에, 이물질을 포집하기 위한 필터가 더 구비되고,
상기 필터를 통과한 PET 칩은, 진공형 이송로더(61)에 의해 저장 싸일로(60)에 저장되며,
상기 저장 싸일로(60)의 하부에, 재생된 PET 칩을 일정량씩 자동으로 포장하는 패커(70)가 구비되는 것을 특징으로 하는 PET 칩 재생장치. In the PET chip regeneration device for improving the intrinsic viscosity and purity of PET chips obtained by crushing PET bottles,
A primary crystallization unit 10 that heats and rotates the pulverized PET chips to achieve primary crystallization,
An extrusion unit 20 that extrudes the primary crystallized PET chip while heating it with an extrusion screw 22,
An underwater cutting unit (30) that cuts the PET raw material that has passed through the extrusion unit (20) underwater,
A secondary crystallization and solid-state polymerization unit 40 that heats and rotates the cut PET chip to achieve secondary crystallization, and then causes a solid-state polymerization reaction to occur;
A drying unit 50 for drying and cooling PET chips on which secondary crystallization has been completed;
A storage silo (60) for storing dried PET chips,
It is configured to include a packer 70 for packaging the recycled PET chips stored in the storage silo 60,
The primary crystallization unit 10 is comprised of a mixer equipped with a rotating impeller, and increases the intrinsic viscosity of the PET chip by friction of the high-speed rotation of the impeller,
PET chips on which primary crystallization has been completed are transferred to the hopper 21 of the extrusion unit 20 by the first transfer loader 12,
The extrusion unit 20 is provided with a vacuum pump 23 to maintain the inside of the extrusion screw 22 in a vacuum state, so that the PET chip is extruded in a gel state close to the liquid state,
The extrusion screw 22 provided in the extrusion unit 20 is constructed in a prefabricated manner in which a plurality of unit extrusion screws are sequentially assembled,
Each unit extrusion screw of the extrusion screw 22 has different shapes and pitches of rotary blades,
The extrusion screw 22 is composed of a twin type in which two extrusion screws are arranged in parallel and rotate in the same direction,
A heater and a gas outlet are further provided on the outer surface of the extrusion screw 22,
A viewing window is further provided on the outer surface of the extrusion screw 22 to visually check the extrusion state of the PET raw material,
On the rear line of the extrusion unit 20, a first screen changer 24, a first gear pump 25, a second screen changer 26, and a second gear pump 27 are arranged in order,
The first screen changer 24 is composed of 100 to 200 mesh, and the second screen changer 26 is composed of 200 to 300 mesh,
A third screen changer composed of 300 to 400 mesh is further provided behind the second screen changer 26,
A polymer filter (28) of 600 to 700 mesh is provided in the rear line of the second gear pump (27),
At the rear line of the polymer filter 28, an underwater cutting unit 30 is provided to cut the gel-like PET raw material that has passed through the filter to a predetermined length in water,
The underwater cutting unit 30 includes an underwater jacket 31 supplied with purified water and a rotating blade for cutting the gel-like PET raw material passing through the nozzle,
The underwater jacket 31 receives water heated to 70 to 80°C from a water pump through a water supply line 31a,
The upper part of the underwater jacket 31 is connected to the centrifuge 33 by a discharge line 31b,
When the rotating blade, which is radially disposed at the end of the cutter and rotates at high speed, cuts the PET raw material coming out through a plurality of circumferentially arranged nozzles to a certain length, the cutter is supplied through the water supply line (31a) by a water pump. Water is sprayed from the bottom to the top,
PET chips cut to a certain length by a rotating blade move to the centrifuge 32 through the discharge line 31b together with the water sprayed through the water supply line 31a.
The centrifuge 32 separates PET chips and water, and the separated PET chips move to the top of the centrifuge 32 and are then discharged to the vibration separator 33 through the chip outlet 32a.
The PET chips selected in the vibration sorter (33) are transferred to the secondary crystallization and solid phase polymerization unit (40) by the second transfer loader (41),
The secondary crystallization and solid phase polymerization unit 40,
A second rotating part 42 that heats and rotates the PET chip,
A rotating drum 43 that allows a solid-state polymerization reaction to occur inside,
It is configured to include a nitrogen tank (44) for introducing nitrogen gas into the rotating drum (43),
The rotary drum 43 is rotated while injecting nitrogen gas, so that the PET chip is cooled to 40 to 50° C. and a solid-state polymerization reaction occurs,
PET chips for which secondary crystallization and solid-state polymerization reactions have been completed are transferred to the drying unit 50 by the third transfer loader 51,
A filter for collecting foreign substances is further provided at the outlet of the drying unit 50,
PET chips that have passed through the filter are stored in the storage silo (60) by a vacuum-type transfer loader (61),
A PET chip recycling device, characterized in that a packer (70) is provided at the lower part of the storage silo (60) to automatically pack a certain amount of recycled PET chips.
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KR1020230072123A KR102611943B1 (en) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | Pet chip regeneration method capable of enhancing intrinsic viscosity and purity and regeneration apparatus using the same |
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KR1020230072123A KR102611943B1 (en) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | Pet chip regeneration method capable of enhancing intrinsic viscosity and purity and regeneration apparatus using the same |
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