KR102657062B1 - 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기되는 스티로폼을 파쇄하여 공급하는 과정에서 용액과 혼합하여 레이저 조사가 이루어져 부피가 크게 축소되는 1차 감용이 이루어지고, 상기 레이저 조사가 이루어진 후 이동하는 과정에서 파쇄된 스티로폼과 용액의 반응으로 2차 감용이 이루어질 수 있도록 함으로써 양질의 재활용 가능한 알갱이로 제공되도록 하는 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 직경 3∼4mm의 분말 또는 알갱이를 발포시켜 98%의 공기셀을 갖도록 성형되어 다양한 크기와 형상의 발포체로 이루어진 스티로폼을 파쇄기에 공급해 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 파쇄하는 스티로폼 파쇄단계; 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 파쇄된 스티로폼을 스티로폼 감용장치의 공급호퍼에 연속 공급하는 파쇄물 공급단계; 용액저장 탱크에 저장된 용액을 모터펌프에서 호스를 통하여 용액 공급부로 공급하며, 상기 용액 공급부에서 공급호퍼의 내부에 공급되는 스티로폼에 용액을 분사해 혼합되도록 하는 용액공급과 혼합단계; 로 이루어지되;
상기 파쇄물 공급단계를 수행한 후 상기 용액 공급부로 공급되며 공급호퍼의 내부에 공급되는 스티로폼에 분사할 수 있도록 하는 것이며, 용액의 분사량은 용액과 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하는 용액공급과 혼합단계;
스티로폼이 용액과 혼합되어 감용 배출관으로 이동하면서 감용 반응을 시작하게 되고, 상기 감용 배출관의 한 부분에 설치한 레이저 조사장치에서 레이저를 공급되는 스티로폼에 조사하는 레이저 조사단계;
상기 레이저가 조사되어 1차 감용된 스티로폼은 감용 배출관을 이동하면서 용액과 혼합되어 있어서 용액과 반응을 통하여 감용되도록 하는 스티로폼 감용단계;
상기 감용 배출관에서 감용이 이루어진 스티로폼은 알갱이로 감용되어 배출된 후 경사지게 용액과 알갱이 분리부에 배출되는 것이며, 용액과 알갱이 중 용액 배출구로 용액이, 알갱이 직경이 0.05∼0.3mm의 크기를 갖도록 감용되어 알갱이 배출구로 분리 배출되도록 하는 알갱이와 용액 분리단계; 를 포함하는 것이다.

Description

스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법{Styrofoam recycled grains and their manufacturing methods}

본 발명은 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기되는 스티로폼을 파쇄하여 공급하는 과정에서 용액과 혼합하여 레이저 조사가 이루어져 부피가 크게 축소되는 1차 감용이 이루어지고, 상기 레이저 조사가 이루어진 후 이동하는 과정에서 파쇄된 스티로폼과 용액의 반응으로 2차 감용이 이루어질 수 있도록 함으로써 양질의 재활용 가능한 알갱이로 제공되도록 하는 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법에 관한 것이다.

폴리스티렌 발포체 또는 폐 스티로폼(이하 "스티로폼"이라 칭함)은 플라스틱 발포체 중에서도 가장 광범위하게 사용되고 있으며 융착성형방법과 용융성형방법으로 나눌수 있다.

융착성형방법은 발포성폴리스티렌 비드를 원료로하고 있으며, 발포성폴리스티렌 비드는 모두 푸로판, 부탄, 펜탄 등의 지방족탄화수소를 발포제로 함유하고 있고, 오토크레이브중의 수분산계에서 중합 또는 폴리머입자에 함침된 것이라 할수 있다.

이와 같은 발포성폴리스티렌 비드로 융착성형 과정은 발포성폴리스티렌 비드를 1차 예비 발포하여 건조 숙성시킨 다음 무수한 미세공이 천공된 금형내에서 2차 발포시키므로서 백배 전후의 고배율까지도 발포시킬 수 있으며 일반주택의 지붕재, 벽재, 상재, 저온창고 차량과 선박등 널리 이용되며 각종 포장재로 더욱 많이 이용되고 있다.

용융성형방법은 주로 압출가공으로 달성되고 있으며 용액형 발포제가 주로 사용되며 시트 또는 필름(폴리스티렌페이퍼 또는 PCP) 보오드, 로드, 파이프, 이형압출 등에 이용되고 있다.

이상과 같은 스티로폼은 프로판, 부탄, 펜탄 등의 지방족탄화수소나 할로겐 탄화수소 등의 발포제 그리고 용액형 발포제에 의하여 발포된 제품으로 중량에 비해 부피가 엄청나게 크고 발포체내의 가스 또는 공기 제거가 어렵고 설사 폴리스티렌 단일성분의 합성수지를 얻는다 하더라도 충격강도가 약하여 사용할 수 없는 점등으로 성형용 합성수지로서의 재활용은 시도하지 못하고 있는 실정이며 고작 융착성형에 의한 폐기되는 스티로폼을 일정크기로 파쇄하여 일정한 온도와 압력으로 파쇄입자 표면을 재융착시켜 등외급의 단열용 판재를 성형하는 수준에 이용되고 있을 뿐이다.

상기한 문제를 해결하기 위해 스티로폼을 원료로 가공하는 공정만 수행하는 원료 제조 장치가 다양하게 실시되고 있으며, 인력과 장비를 최소화하기 위한 장치가 빠르게 개발되고 있다.

특히 실사용 제품으로 제조하기 위해 사용하는 원료의 종류로는 펠릿 형태의 원료가 실용적이기 때문에 스티로폼을 펠릿 형태의 원료로 가공하는 기술이 다양하게 개발되고 있다.

스티로폼을 펠릿 형태로 가공하기 위해서는 스티로폼을 파쇄하고 이를 감용하여 잉곳 형태로 가공한 후 이를 다시 분쇄 및 용융하여 압출 형태로 가공하여 절단함에 따라 펠릿 형태로 제조하게 된다.

하지만 원료로 가공하는 과정에서 가열과 압력을 제공하여 발포를 통해 98% 정도의 공기셀을 가지고 있는 부피를 축소해 원재료의 특성을 어느정도 회복하는 과정을 통하여 제공되지만, 특성의 회복율이 아직은 낮고, 재활용하기 위한 과정이 복잡하며 고비용의 장비 설치비용 등 다양한 문제점이 발생하게 되었다.

[문헌 1] 특허등록번호 제2331020호(2021. 11. 22. 등록) [문헌 2] 특허등록번호 제0355988호(2002. 09. 26. 등록) [문헌 3] 특허공개번호 제2002-0090503호(2002. 12. 05. 공개) [문헌 4] 특허등록번호 제1778536호(2017. 09. 08. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 수거된 스티로폼을 파쇄하여 공급하는 과정에서 용액과 혼합되어 레이저 조사가 이루어져 부피가 크게 축소되는 1차 감용이 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 파쇄한 스티로폼에 레이저 조사가 이루어지며 감용된 후 이동하는 과정에서 파쇄된 스티로폼과 용액의 반응시간 조절을 통하여 한번 더 2차 감용이 이루어질 수 있도록 함으로써 양질의 재활용 가능한 알갱이로 제공되는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 스티로폼에 레이저 조사와 액체의 반응으로 감용이 1/25∼1/35로 이루어지도록 함으로써, 발포에 의해 3∼4mm의 크기를 갖는 스티로폼 알갱이의 직경이 0.05∼0.3mm로 감용되고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이로 성형하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 발포 성형된 스티로폼을 분쇄해 직경을 0.05∼0.3mm로 감용시키고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이로 이루어지되;
상기 알갱이는 스티로폼을 분쇄시켜 스티로폼에 용액이 혼합되도록 공급하고, 상기 용액과 스티로폼이 공급되는 과정에서 레이저 조사로 1차 감용하며, 용액과 스티로폼이 반응하며 이송되어 2차 감용되도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 상기 알갱이는 스티로폼의 직경을 0.5∼25mm의 크기로 분쇄시켜 용액과 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하고, 상기 용액과 스티로폼이 공급되는 과정에서 레이저 조사로 1차 감용하며, 용액과 스티로폼이 반응하며 이송되어 2차 감용되어 직경이 0.05∼0.3mm가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 직경 3∼4mm의 분말 또는 알갱이를 발포시켜 98%의 공기셀을 갖도록 성형되어 다양한 크기와 형상의 발포체로 이루어진 스티로폼을 파쇄기에 공급해 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 파쇄하는 스티로폼 파쇄단계; 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 파쇄된 스티로폼을 스티로폼 감용장치의 공급호퍼에 연속 공급하는 파쇄물 공급단계; 용액저장 탱크에 저장된 용액을 모터펌프에서 호스를 통하여 용액 공급부로 공급하며, 상기 용액 공급부에서 공급호퍼의 내부에 공급되는 스티로폼에 용액을 분사해 혼합되도록 하는 용액공급과 혼합단계; 로 이루어지되;
상기 파쇄물 공급단계를 수행한 후 상기 용액 공급부로 공급되며 공급호퍼의 내부에 공급되는 스티로폼에 분사할 수 있도록 하는 것이며, 용액의 분사량은 용액과 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하는 용액공급과 혼합단계;
스티로폼이 용액과 혼합되어 감용 배출관으로 이동하면서 감용 반응을 시작하게 되고, 상기 감용 배출관의 한 부분에 설치한 레이저 조사장치에서 공급되는 스티로폼에 레이저를 조사하는 레이저 조사단계;
상기 레이저가 조사되어 1차 감용된 스티로폼은 감용 배출관을 이동하면서 용액과 혼합되어 있어서 용액과 반응을 통하여 감용되도록 하는 스티로폼 감용단계;
상기 감용 배출관에서 감용이 이루어진 스티로폼은 알갱이로 감용되어 배출된 후 경사지게 용액과 알갱이 분리부에 배출되는 것이며, 용액과 알갱이 중 용액 배출구로 용액이, 알갱이 직경이 0.05∼0.3mm의 크기를 갖도록 감용되어 알갱이 배출구로 분리 배출되도록 하는 알갱이와 용액 분리단계; 를 포함하는 것이다.

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본 발명의 상기 레이저 조사단계는, 레이저 조사장치로부터 레이저 조사량이 10ms 당 6∼14 J/㎠ 사이로 조사되어 스티로폼이 1차 감용되도록 하는 것과;

본 발명의 상기 스티로폼 감용단계는, 스티로폼에 레이저 조사장치를 통한 레이저 조사와 액체의 반응으로 감용이 1/25∼1/35로 이루어지도록 하는 것을 통하여, 발포에 의해 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이로 2차 감용되도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 수거된 스티로폼을 파쇄하여 공급하는 과정에서 용액과 파쇄 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되어 레이저 조사가 스티로폼의 전체면에 이루어지면서 부피가 크게 축소되는 1차 감용이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 파쇄한 스티로폼에 레이저 조사가 이루어지며 감용된 후 감용 배출관을 이동하는 과정에서 파쇄된 스티로폼과 용액의 반응시간을 충분하게 제공하는 반응시간의 조절을 통하여 레이저 조사로 1차 감용이 이루어진 후 2차 감용이 이루어질 수 있도록 함으로써 양질의 재활용 가능한 알갱이로 성형되는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 스티로폼에 레이저 조사와 액체의 반응으로 감용이 1/25∼1/35로 약 30배가 이루어지도록 함으로써, 발포에 의해 3∼4mm의 크기를 갖는 스티로폼 알갱이의 직경이 0.05∼0.3mm로 감용되고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이로 감용되어 다양하게 재활용 가능한 원료를 제공하는 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 스티로폼 감용장치에 대한 바람직한 실시예를 나타낸 예시도
도 2 는 일반적인 스티로폼과 감용한 알갱이 및 콤파운딩한 원료로 성형된 상태를 나타낸 예시도
도 3 은 일반적인 스티로폼에 대한 절단 셀을 나타낸 사진
도 4 는 일반적인 스티로폼의 감용을 진행하는 과정에 대한 절단 셀을 나타낸 사진
도 5 는 일반적인 스티로폼의 감용을 70% 정도 진행한 절단 셀을 나타낸 사진
도 6 은 본 발명의 알갱이로 감용된 절단 상태를 나타낸 사진
도 7 은 본 발명의 알갱이로 감용된 절단 상태를 나타낸 다른 사진
도 8 은 본 발명의 알갱이로 감용된 상태를 나타낸 표면 사진
도 9 는 일반적인 스티로폼과 감용된 알갱이 및 콤파운딩한 원료의 물성테스트 그래프
도 10 은 본 발명의 펠릿상태를 나타낸 사진
도 11 은 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 나타낸 블럭도

본문에 게시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예 들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사싱 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니 된다. 본 발명에 기재된 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "설치되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 설치되어 있을 수도 있지만. 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표면은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표면을 포함한다, 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시(設示)된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하는 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 기술분야에서 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 이해하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 주요 구성과 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 스티로폼 감용장치에 대한 바람직한 실시예를 나타낸 예시도이고, 도 2는 일반적인 스티로폼과 감용한 알갱이 및 콤파운딩한 원료로 성형된 상태를 나타낸 예시도를 나타낸 것이다.

수거된 스티로폼을 재활용할 목적으로 이물질이 묻은 경우에는 세척 및 건조가 가능하며, 스티로폼을 통상적인 파쇄기에 공급해 직경을 0.5∼25mm의 크기가 되도록 파쇄하여 스티로폼 감용장치(10)에 공급하는 것을 포함한다.

상기 스티로폼 감용장치(10)는 상측에 공급호퍼(20)가 설치되어 파쇄된 직경이 0.5∼25mm의 크기를 갖는 스티로폼이 연속해서 공급될 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다.

공급호퍼(20)의 상측부에는 일정한 간격에서 파쇄된 스티로폼에 용액을 분사할 수 있도록 하는 용액 공급부(21)가 설치되는 것을 포함한다.

상기 용액 공급부(21)는 모터펌프(61)로부터 펌핑되어 공급호퍼(20)의 내부에 있는 스티로폼에 분사할 수 있도록 하는 것이며, 용액의 분사량은 용액과 파쇄 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하는 것이 바람직하다.

상기 공급호퍼(20)에서 스티로폼이 공급되며 용액 공급부(21)에서 공급되는 용액과 혼합되어 하측으로 이동되도록 감용 배출관(30)이 설치되는 것을 포함한다.

상기 감용 배출관(30)의 외경 상측부분에서 공급호퍼(20)의 하측부분 중 어느 한 부분에는 레이저 조사장치(40)를 설치해 레이저(41)를 감용 배출관(30)에 조사해 레이저(41)가 스티로폼의 단면적을 축소시키는 1차 감용을 수행하게 되는 것이다.

상기 레이저 조사장치(40)를 통하여 조사되는 레이저(41)는 조사량이 10ms 당 6∼14 J/㎠ 사이로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 레이저(41)가 감용 배출관(30)을 이동하는 스티로폼에 조사되어 1차로 감용도록 하는 것을 포함한다.

상기 레이저(41)는 감용 배출관(30)의 내경을 액체와 혼합되어 이동하는 스티로폼에 균일하게 조사되어 2차 감용이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

상기 감용 배출관(30)은 세로방향으로 설치되어 있으나, 이를 가로방향으로 설치하는 것이 가능하며, 용액과 스티로폼의 접촉을 통한 감용시간을 유지하기 위해 상, 하 방향으로 상승 및 하강하는 형태와, 가로방향에서 지그재그 형태로 이어지는 형상 등 다양한 형상을 갖도록 할 수 있는 것이다.

상기 감용 배출관(30)의 하측 선단에는 경사지게 용액과 알갱이 분리부(50)가 설치되어 있으며, 배출되는 스티로폼과 용액은 하측방향으로 이동되어 용액이 배출되는 용액 배출구(51)와 스티로폼이 알갱이(P)로 감용되어 배출되는 알갱이 배출구(52)가 서로 다른 방향으로 분리되도록 설치하는 것을 포함한다.

스티로폼 감용장치(10)에서 스티로폼에 레이저 조사장치(40)를 통한 레이저 조사와 액체의 반응으로 감용이 1/25∼1/35로 약 30배가 이루어지도록 하는 것을 통하여, 발포에 의해 직경이 3∼4mm의 크기를 갖는 스티로폼(S) 알갱이는 직경 0.05∼0.3mm로 감용되고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이(P)로 감용되도록 하는 것이다.

상기 감용된 알갱이는 그대로 공급되어 합성수지로 재활용되거나, 콤파운딩을 통하여 재활용 원료(U)로 공급되는 것이 바람직하다.

상기 용액 배출구(51)는 용액과 알갱이 분리부(50)의 선단 부분에서 하측으로 설치되어 배출된 용액이 용액 저장탱크(60)에 저장되어 재사용될 수 있도록 설치하는 것이며, 알갱이 배출구(52)는 전방을 향하여 배출되어 톤백 등에 모아져 저장될 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다.

상기 용액 저장탱크(60)에는 모터펌프(61)가 연결되며 각각의 호스로 용액 공급부(21)에 연결되어 스티로폼 감용을 위한 용액으로 배출되도록 하는 것을 포함한다.

상기 용액은 통상적인 물이거나, 쏠벤트와 같은 다양한 액체로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 3은 일반적인 스티로폼에 대한 절단 셀을 나타낸 사진이고, 도 4는 일반적인 스티로폼의 감용을 진행하는 과정에 대한 절단 셀을 나타낸 사진, 도 5는 일반적인 스티로폼의 감용을 70% 정도 진행한 절단 셀을 나타낸 사진, 도 6은 본 발명의 알갱이로 감용된 절단 상태를 나타낸 사진, 도 7은 본 발명의 알갱이로 감용된 절단 상태를 나타낸 다른 사진, 도 8은 본 발명의 알갱이로 감용된 상태를 나타낸 표면 사진에 관한 것이다.

발포를 통하여 98%의 기공(G)을 제공해 공기셀을 갖도록 하는 스티로폼(S)은 도 3에 도시한 바와 같이 가볍게 성형되는 것이며, 레이저 조사장치(40)에서 레이저(41)를 스티로폼(S)에 조사해 1차로 감용되도록 하고, 스티로폼 감용장치(10)를 통하여 감용하는 과정에서 도 3의 스티로폼(S)과 같은 크기를 갖는 상태에서 도 4의 스티로폼(S)으로 감용이 이루어지게 되고 이를 통하여 기공(G)이 더욱 축소된 상태를 확인할 수 있다.

도 5는 감용이 70% 정도 이루어진 상태를 나타내고 완전한 알갱이(P)로 이루어지지 않은 상태에서, 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이 알갱이(P)의 내부에 기공(G)이 거의 나타나지 않은 상태로 1차 감용이 이루어짐을 확인할 수 있으며, 도 8과 같이 감용이 1/25∼1/35로 약 30배가 이루어지도록 하는 것을 통하여, 발포에 의해 직경이 3∼4mm의 크기를 갖는 스티로폼(S) 알갱이는 직경 0.05∼0.3mm로 감용되고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이(P)로 감용 되었음이 확인되는 것이다.

상기 알갱이(P)를 그대로 재활용하기 위해 압출기 등에 적용하는 것이 가능하며, 알갱이(P)를 콤파운딩한 재활용 원료(U)는 도 10과 같이 나타남을 확인하였다.

도 9는 일반적인 스티로폼과 감용된 알갱이 및 콤파운딩한 원료의 물성테스트 그래프를 나타낸 것으로,

스티로폼(S)과 본 발명을 통하여 감용된 알갱이(P) 및 알갱이를 콤파운딩하여 성형한 재활용 원료(U)는 모두 유사한 물질적 특성을 보임에 따라 감용에 의한 물성의 변화가 나타나지 않아 재활용시 80∼90% 정도의 특성회복이 이루어질 수 있게 되고, 이를 통하여 재활용시 매우 우수한 알갱이(P) 및 재활용 원료(U)로 제공되는 것이다.

본 발명의 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법은, 도 11의 블럭도와 도시한 도면을 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

가. 스티로폼 파쇄단계

직경이 3∼4mm인 분말 또는 알갱이를 발포시켜 98%의 공기셀을 갖도록 성형되어 다양한 크기와 형상의 발포체로 이루어진 스티로폼을 파쇄기에 공급해 직경이 0.5∼25mm인 크기를 갖도록 파쇄하는 스티로폼 파쇄단계(S10)를 수행하는 것이다.

나. 파쇄물 공급단계

직경이 0.5∼25mm인 크기를 갖도록 파쇄된 스티로폼을 스티로폼 감용장치(10)의 공급호퍼(20)에 연속 공급하는 파쇄물 공급단계(S20)를 수행하는 것이다.

다. 용액공급과 혼합단계

용액저장 탱크(60)에 저장된 용액을 모터펌프(61)에서 호스를 통하여 용액 공급부(21)로 공급하며, 상기 용액 공급부(21)에서 공급호퍼(20)의 내부에 공급되는 스티로폼에 용액을 분사해 혼합되도록 하는 용액공급과 혼합단계(S30)를 수행하는 것이다.

상기 용액 공급부(21)로 공급되는 용액은 물과 쏠벤트 및 다양한 액체 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 공급호퍼(20)의 내부에 공급되는 스티로폼에 분사할 수 있도록 하는 것이며, 용액의 분사량은 용액과 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하는 것이 바람직하다.

라. 레이저 조사단계

스티로폼이 용액과 혼합되어 감용 배출관(30)으로 이동하면서 감용 반응을 시작하게 되고, 상기 감용 배출관(30)의 한 부분에 설치한 레이저 조사장치(40)에서 레이저(41)를 공급되는 스티로폼에 조사하는 레이저 조사단계(S40)를 수행하는 것이다.

상기 레이저(41)는 레이저 조사장치(40)로부터 조사량이 10ms 당 6∼14 J/㎠ 사이로 조사되어 스티로폼이 1차 감용되도록 하는 것이 바람직하다.

마. 스티로폼 감용단계

레이저(41)가 조사되어 1차 감용된 스티로폼은 감용 배출관(30)을 이동하면서 용액과 혼합되어 있어서 용액과 반응을 통하여 감용되도록 하는 스티로폼 감용단계(S50)를 수행하는 것이다.

상기 스티로폼에 레이저 조사장치(40)를 통한 레이저 조사와 액체의 반응으로 감용이 1/25∼1/35로 약 30배가 이루어지도록 하는 것을 통하여, 발포에 의해 직경이 3∼4mm의 크기를 갖는 스티로폼(S) 알갱이는 직경 0.05∼0.3mm로 감용되고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이(P)로 2차 감용되도록 하는 것이다.

상기 감용 배출관(30)은 세로방향으로 설치되어 있으나, 이를 가로방향으로 설치하는 것이 가능하며, 용액과 스티로폼의 접촉을 통한 감용시간을 유지하기 위해 상, 하 방향으로 상승 및 하강하는 형태와, 가로방향에서 지그재그 형태로 이어지는 형상과 같이 다양한 형상을 갖도록 할 수 있는 것이다.

바. 알갱이와 용액 분리단게

감용 배출관(30)에서 감용이 이루어진 스티로폼은 알갱이(P)로 감용되어 배출된 후 경사지게 용액과 알갱이 분리부(50)에 배출되는 것이며, 용액과 알갱이 중 용액 배출구(51)로 용액이, 알갱이(P)가 알갱이 배출구(52)로 분리 배출되도록 하는 알갱이와 용액 분리단계(S60)를 수행하는 것이다.

상기 알갱이(P)는 직경 0.05∼0.3mm의 크기를 갖도록 감용되어 배출됨으로써 다양한 성형방법을 통해 합성수지 제품으로 성형될 수 있는 것이다.

사. 알갱이 콤파운딩단계

알갱이(P)는 콤파운딩을 통해 합성수지 원료(U)로 공급되도록 하는 알갱이 콤파운딩단계(S70)를 수행하는 것이다.

이상과 같이 발포를 통해 직경이 3∼4mm의 크기를 갖는 스티로폼(S)으로 다양한 스티로폼 발포체를 성형하게 되고, 사용한 이후에 수거된 스티로폼 발포체를 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 분쇄시켜 용액과 함께 혼합 공급하는 과정에서 레이저 조사를 통해 2차 감용되도록 하며, 용액과 혼합되어 공급되는 과정에서 스티로폼과 용액의 반응으로 2차 감용되어 직경 0.05∼0.03mm의 크기를 갖는 알갱이(P)의 밀도는 0.05∼1.2 g/cc 를 유지하도록 양질로 공급해 재활용될 수 있도록 하는 것을 포함하고, 필요에 의해 콤파운딩으로 재활용 원료(U)를 제공하되; 80∼90% 회복시킨 특성을 갖도록 하는 것이다.

상기 알갱이(P)의 부피가 작은 것은 0.002 정도가 되도록 하고, 큰 것은 0.0092 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 스티로폼을 공급해 파쇄한 후 용액과 혼합해 공급하는 과정에서 레이저 조사를 통해 스티로폼을 감용시키고, 계속해서 용액과 스티로폼이 공급되며 반응해 한번 더 감용되도록 한 후 용액과 알갱이로 분리되어 용액은 재활용되며 알갱이는 양질의 원료인 밀도를 유지할 수 있도록 함으로써 80∼90%의 특성을 회복시킨 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 스티로폼 감용장치 20 : 공급호퍼
21 : 용액 공급부 30 : 감용 배출관
40 : 레이저 조사장치 41 : 레이저
50 : 용액과 알갱이 분리부 51 : 용액 배출구
52 : 알갱이 배출구 60 : 용액저장 탱크
61 : 모터펌프 G : 기공
P : 알갱이 S : 스티로폼
U : 재활용 원료

Claims (5)

1. 발포 성형된 스티로폼을 분쇄해 직경을 0.05∼0.3mm로 감용시키고, 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이로 이루어지되;
   상기 알갱이는 스티로폼을 분쇄시켜 스티로폼에 용액이 혼합되도록 공급하고, 상기 용액과 스티로폼이 공급되는 과정에서 레이저 조사로 1차 감용하며, 용액과 스티로폼이 반응하며 이송되어 2차 감용되도록 하는 것을 특징으로 하는 스티로폼 재활용 알갱이.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 알갱이는 스티로폼의 직경을 0.5∼25mm의 크기로 분쇄시켜 용액과 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하고, 상기 용액과 스티로폼이 공급되는 과정에서 레이저 조사로 1차 감용하며, 용액과 스티로폼이 반응하며 이송되어 2차 감용되어 직경이 0.05∼0.3mm가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스티로폼 재활용 알갱이.
   
3. 직경 3∼4mm의 분말 또는 알갱이를 발포시켜 98%의 공기셀을 갖도록 성형되어 다양한 크기와 형상의 발포체로 이루어진 스티로폼을 파쇄기에 공급해 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 파쇄하는 스티로폼 파쇄단계(S10); 직경 0.5∼25mm의 크기를 갖도록 파쇄된 스티로폼을 스티로폼 감용장치(10)의 공급호퍼(20)에 연속 공급하는 파쇄물 공급단계(S20); 용액저장 탱크(60)에 저장된 용액을 모터펌프(61)에서 호스를 통하여 용액 공급부(21)로 공급하며, 상기 용액 공급부(21)에서 공급호퍼(20)의 내부에 공급되는 스티로폼에 용액을 분사해 혼합되도록 하는 용액공급과 혼합단계(S30); 로 이루어지되;
   상기 파쇄물 공급단계(S30)를 수행한 후 상기 용액 공급부(21)로 공급되며 공급호퍼(20)의 내부에 공급되는 스티로폼에 분사할 수 있도록 하는 것이며, 용액의 분사량은 용액과 스티로폼이 1.5 : 1.5의 부피비로 혼합되도록 공급하는 용액공급과 혼합단계(S30);
   스티로폼이 용액과 혼합되어 감용 배출관(30)으로 이동하면서 감용 반응을 시작하게 되고, 상기 감용 배출관(30)의 한 부분에 설치한 레이저 조사장치(40)에서 레이저(41)를 공급되는 스티로폼에 조사하는 레이저 조사단계(S40);
   상기 레이저(41)가 조사되어 1차 감용된 스티로폼은 감용 배출관(30)을 이동하면서 용액과 혼합되어 있어서 용액과 반응을 통하여 감용되도록 하는 스티로폼 감용단계(S50);
   상기 감용 배출관(30)에서 감용이 이루어진 스티로폼은 알갱이로 감용되어 배출된 후 경사지게 용액과 알갱이 분리부(50)에 배출되는 것이며, 용액과 알갱이 중 용액 배출구(51)로 용액이, 알갱이 직경이 0.05∼0.3mm의 크기를 갖도록 감용되어 알갱이 배출구(52)로 분리 배출되도록 하는 알갱이와 용액 분리단계(S60); 를 포함하는 스티로폼 재활용 알갱이의 제조방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 레이저 조사단계(S40)는, 레이저(41)는 레이저 조사장치(40)로부터 조사량이 10ms 당 6∼14 J/㎠ 사이로 조사되어 스티로폼이 1차 감용되도록 하는 것을 포함하는 스티로폼 재활용 알갱이의 제조방법.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 스티로폼 감용단계(S50)는, 스티로폼에 레이저 조사장치(40)를 통한 레이저 조사와 액체의 반응으로 감용이 1/25∼1/35로 이루어지도록 하는 것을 통하여, 발포에 의해 밀도가 0.05∼1.2 g/cc 를 갖는 알갱이로 2차 감용되도록 하는 것을 특징으로 하는 스티로폼 재활용 알갱이의 제조방법.