KR20000010466A - 용제를 이용한 페트병의 자원 재활용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물성이 우수하면서도 재활용되고 있지 못하는 페트병(PET)의 폴리에스터 소재만을 분리 추출하여 재활용할 수 있도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 염화비닐과 폴리에치렌 및 폴리에스터 소재로 구성된 페트병을 분쇄하고, 상기 분쇄된 분쇄물을 용제와 함께 용해관에 투입 밀봉한 다음 가열 숙성하여, 용제에 의해 염화비닐 라벨과 폴리에치렌(좌대)과 접찹본드를 용해시키므로서 순수한 폴리에스터 소재를 수거 재활용케하고, 용해액은 증발기로 이송하여 용제가스와 용해물로 분리하고, 기체화 된 용제는 응축기를 통하여 응축액화하여 용제로 재 사용토록 하여서 된 것이다.

Description

용제를 이용한 페트병의 자원 재활용 방법

본 발명은 다량으로 발생하는 페트병(PET병)의 재활용 처리방법에 관한 것으로서, 특히 페트병의 주 소재이면서 고품질의 재료인 폴리에스터(polyester)성분만을 추출하여 재활용 할 수 있도록 한 것이다.

폴리에스터의 성상을 내구성. 항장성, 투명성 등 많은 장점이 있어 사출기물, 압출방사화이바, 압출판재, 스레트형라이트(유리온실대체), 부직포 소재등 다양한 용도로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 우수한 품성의 재료임에도 불구하고 효율적인 회수처리 방법이 없어 재활용되고 있지 못한 실정이다.

일반적으로 음료수 용기 등으로 널리 사용되고 있는 페트병(PET병)의 성상은 폴리에스터 소재와 함께 좌대인 폴리에치렌 캡, 금속, 수지마개, 염화비닐라벨, 부착본드 등으로 구성되어 있다.

그러나 현재까지 페트병처리는 재활용되지 못하고 악성 폐기물로 분류되어 수거 인건비 보상도 되지 않는 저가로 수출되고 있는 것이 현실이다.

그 원인은 폴리에스터 소재에 부착되어 있는 이성질체가 불순물로 존재하여 재활용 가치를 상실케 되는데 있다.

상기 재활용 처리방법으로서는 수거된 페트병을 분쇄, 수세, 분리 등으로 되고 있고, 이과정에서 이물질인 폴리에치렌, 염화비닐, 접착본드 등의 제거가 불충분하여 양질의 재료가 되지 못하기 때문에 사출, 압출, 방사 등의 용도에 적합치 못한데 그 원인이 있으며, 따라서 재료의 재활용 가치를 상실케되어 부가가치를 상실케 되는 것이었다.

본 발명은 이러한 종래의 제반 문제점들을 시정하고자 페트병을 분쇄하되, 분쇄된 분쇄물을 처리하여 폴리에스터 외의 재료는 용해 되게 하고, 따라서 고품질의 재료인 폴리에스터만이 회수 재활용토록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수거된 페트병을 분쇄 압축한 페트 뭉치를 분쇄하면서 수지(폴리에스터, 염화비닐, 폴리에치렌 등)만을 선별하여 가고차에 적량 적재하고, 상기 가고차를 용해로 내에 투입하여 용제와 함께 적절한 온도와 시간으로 숙성하므로 폴리에스터 이외의 이성질체는 용해되어 순수한 폴리에스터만 회수 재 사용토록 하고, 용해된 용해액(이성질체 + 용제)은 증발기를 통하여 분리되어 용제는 재활용케 하고, 이성질체는 별도로 처리토록 한 것이다.

본 발명의 장치를 이용하여 자동차 내장재로 널리 사용되는 카페트 스크랩(폴리에스터와 폴리에치렌 분리)의 분리회수나, 우유팩이나 종이컵 같은 코팅판지(폴리에치렌과 종이분리)의 분리회수 및 코팅은박지(알미늄과 폴리에치렌)등의 분리회수에 적용하여 사용할 수도 있으며, 이러한 경우 용제를 이용하여 폴리에치렌 만 용해시킨 후, 불용성인 폴리에스터, 종이, 알미늄 등만 분리 회수하는데 적용할 수도 있으며 그 작용효과는 같다.

도 1 : 본 발명 장치의 공정도.

도 2 : 본 발명 장치의 재료준비 공정도.

도 3 : 본 발명장치의 용제 재회수 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(2)--페트뭉치 (4)--이송콘베어

(6)--선별콘베어 (8)--공급콘베어

(10)--분쇄기 (12)--송풍기

(14)--사이크론 (16)--분리체

(18)--집수통 (20)--송풍기

(22)--호퍼 (24)--가고차

(30)--용해관 (32)--이송관

(34)--증발기 (36)--교반날개

(38)--응축기 (40)--연결관

(42)--배출관 (44)--레시버탱크

(46)--용제저장탱크 (48)--보일러

(50)--진공펌프 (60)--제1혼합탑

(62)--제2혼합탑 (64)(66)--순환펌프

(68)--연결관 (70)--증류기

(72)--응축기 (74)--레시버탱크

(76)--스팀관 (78)--열교환기

(80)--연결관 (82)--오일탱크

이하 본 발명을 재료 준비공정, 용해공정, 용제 회수공정, 용재 재 회수공정으로 크게 구분 구성하되 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 공정 : 재료 준비공정

본 공정은 페트뭉치를 분쇄하여 금속성분은 분리 제거시킨 다음 순수한 수지(폴리에스터, 폴리에치렌, 염화비닐 등)만 가고차에 일정량 적재되게 하는 공정으로서 구체적인 구성은 다음과 같다.

페트병을 분리수거하여 사각 형태로 압축한 페트뭉치(2)를 이송콘베어(4)상에 안치하면 이송콘베어(4)에 의해 페트뭉치(2)가 선별 콘베어(6)상으로 이송 공급되고, 선별콘베어(6)에서 작업자가 페트병이 아닌 재료는 분리 선별한다.

선별콘베어(6)에서 분리선별된 페트뭉치(2)는 공급 콘베어(8)를 통하여 분쇄기(10)로 공급되고, 분쇄기(10)로 공급된 페트뭉치(2)는 분쇄기(10)에 의해 분쇄하고, 분쇄된 분쇄물은 송풍기(12)및 싸이크론(14)을 통하여 분리체(16)로 공급되고, 분리체(16)에서 마개와 같은 금속성분과 수지를 분리 선별하고, 선별된 수지는 집수통(18)에 수집된다.

집수통(18)에 수집된 수지는 송풍기(20)를 통하여 호퍼(22)로 공급되고, 상기 호퍼(22)를 통하여 분쇄된 수지를 가고차(24)상에 일정량씩 적재되게 한다.

제 2 공정 : 용해공정

본 공정은 폴리에스터를 제외한 나머지 수지를 용해시켜 폴리에스터만 회수하는 공정으로서 제1공정에서 분쇄된 수지가 적재된 가고차(22)를 용해관(30)내에 용제와 함께 넣고, 밀봉한 다음 가열 증숙 한다.

이때 용해관(30)내에 투입되는 용제로서는 방향족 톨루엔, 할로겐족 3 염화에치렌을 사용하게 되며, 처리조건은 120℃에서 약2시간 정도 숙성케 하므로서 상기 투입 용제에 불용성인 폴리에스터만 잔존하고, 나머지 성분은 용해되어 용액화 된다.

상기 용해된 용액은 이송관(32)을 통하여 증발기(34)로 공급되고, 가고차(24)에 잔존하는 순수 폴리에스터 성분은 수거하여 칩화 한 다음 재활용케 한다.

제 3 공정 : 용제 회수공정

본 공정은 용해공정에서 사용된 용제를 회수하여 재 사용하는데 주목적이 있으며, 용제 회수공정은 증발기(34)를 이용하여 이루어지게 되며, 이때 증발기(34)의 구성은 다음과 같다.

즉 증발기(34)내에 모터(M)에 의해 회전하는 교반날개(36)를 구성하고, 증발기(34)상부 일측에는 응축기(38)와 연결된 연결관(40)을 구성하고, 하단에는 배출관(42)을 구성하고, 측부에는 이송관(32)과 스팀관(34)및 용해관(30)과 연결된 회수관(36)이 각각 구성되어 있고, 상기 증발관(34)상부에 연결된 연결관(40)은 응축기(38)와 레시버 탱크(44)및 용제 저장탱크(46)와 연결되어 있으며, 증발기(34)를 이용한 용제 회수공정은 아래과 같이 이루어지게 된다.

증발기(34)에 이송된 용해액은 초기에는 아주 미량의 불순물이 용해된 액이므로 회수관(36)을 통하여 용해관(30)으로 회수시켜 재사용하게 되며, 반복사용 후 불순물이 용액 농도에 약10%정도가 되면 증발기(34)를 작동시켜 용제를 회수 재활용하게 된다.

용제의 회수방법으로서는 증발기(34)내로 용해액이 적량 채워지면 교반날개(36)를 회전시키면서 스팀관(34)을 통하여 보일러(48)의 열로 가열하게 되면 증발기(34)내의 온도가 서서히 상승하고, 약120℃정도 가열하면서 증발기(34)내의 기압을 감압시키면 용제는 서서히 기화되어 연결관(40)을 통하여 응축기(38)로 이송, 응축되어 레시버탱크(44)를 통하여 용제 저장탱크(46)에 저장되었다가 용해관(30)으로 재 공급되어 사용된다.

상기 증발기(34)상에서 용제가 기화되고 나면 염화비닐과 폴리에치렌만 잔류하게 되고, 잔류물은 증발기(34)하부에 위치하는 배출관(42)을 통하여 외부로 배출시킨 다음 처리하므로서 증발기(34)를 통하여 용제 회수가 완료된다.

또한 증발기(34)에서 기화되어 응축기(38)로 공급된 가스는 대부분 용제(톨루엔, 트리염화에치렌)가스이나 소량의 수분과 기타 가스가 포함되어 있다.

따라서 응축기(38)에서 비점차이를 이용하여 순수한 용제만 액화시켜 용제로 환원시키고, 액화된 용제는 연결관(48)을 통하여 레시버탱크(44)로 수거되고, 상기에서 응축되지 못한 불 응축가스 및 미 응축가스는 진공펌프(50)를 통하여 혼합탑으로 이송되어 재 회수되며, 레시버탱크(44)로 수거된 용제는 용제 저장탱크(46)로 이송되어 재사용된다.

제 4 공정 : 용제 재 회수공정

본 공정은 대기 오염을 줄임과 동시에 용제의 손실을 최소화하기 위한 공정으로서, 응축기(38)에서 응축되지 못한 불 응축가스 및 미 응축가스 중 용제는 재 응축시켜 재활용토록 하고, 불 응축가스나 기타 수분은 외부로 배기 시키는 공정이다.

상기 용제 회수공정은 다음과 같이 구성되어 있다.

즉 제1혼합탑(60)과 제2혼합탑(62)으로 구성하되, 상기 제1,2혼합탑(60)(62)일측에는 순환펌프(64)(66)를 각각 설치하고, 상기 제1혼합탑(60)의 순환펌프(64)일측에 연결된 연결관(68)은 증류기(70)와 연결하고, 증류기(70)는 다시 응축기(72) 및 레시버탱크(74)와 연결하고, 증류기(70)하단에는 보일러(48)와 연결된 스팀관(76)및 열교환기(78)와 연결된 연결관(80)을 구성하고, 상기 열교환기(78)는 다시 오일탱크(82)와 연결하고, 오일탱크(82)는 다시 제2혼합탑(62)의 순환펌프(66)와 연결 구성되어 있다.

상기 회수장치를 이용한 용제의 회수는 다음과 같이 진행된다.

즉 제3공정의 응축기(38)에서 응축되지 못하고, 진공펌프(58)를 통하여 제1혼합탑(60)으로 이송된 가스는 순환펌프(64)에 의해 유제(썸오일, 비점320℃)와 혼합되어 혼합액이 되고, 상기 혼합액중 일부는 연결관(68)을 통하여 증류기(70)로 공급되고, 나머지는 제1혼합탑(60)및 제2혼합탑(62)을 통하여 공급 분사되는 작동을 반복하게 되고, 상기 과정에서 수분 및 불 응축가스는 외부로 배기된다.

증류기(70)로 공급된 혼합액은 스팀관(76)에 의해 가열되고, 따라서 혼합액중 미 응축가스(용제)는 기화되어 응축기(72)에서 응축 액화되고, 액화된 용제는 레시버탱크(74)를 통하여 용제 저장탱크(46)에 이송되어 재 사용된다.

증류기(70)의 유제는 다시 열교환기(78)를 통하여 오일탱크(82)에 저장되었다가 혼합탑으로 공급되어 재활용된다.

본 발명을 실시함에 있어서, 용해관(30)내에 자동차 내장재로 널리 사용되는 카페트 스크랩이나, 우유팩, 종이컵과 같은 코팅 판지 및 코팅은박지 같은 자원을 재활용할 수도 있다.

즉 자동차 내장재로 사용되는 스크랩(폴리에스터 + 폴리에치렌)의 경우 용해관 내에서 용제에 의해 폴리에치렌은 용해되고 폴리에스터만 잔류하기 때문에 순수한 폴리에스터만 분리 수거하여 재활용할 수 있게 되며, 또한 우유팩이나 종이컵 같은 코팅지(종이 + 폴리에치렌)의 경우 용제에 의해 폴리에치렌은 용해되고, 고품질의 종이만 회수하여 재활용할 수 있게 되며, 코팅은박지(알미늄 + 폴리에치렌)같은 경우에 역시 용제에 의해 폴리에치렌만 용해되게 한 다음 알미늄을 회수 재활용할 수 있게 되며 그 작용효과는 동일하다.

따라서 본 발명은 내구성, 항장력, 투명성 등 물성이 우수한 폴리에스터 재료를 폐기처분되는 페트병(PET병)으로부터 분리 추출하여 재활용토록 하므로서, 물성이 우수한 자원의 낭비를 줄임과 동시에, 폐기 처분되는 페트병 등의 수거가 효율적으로 이루어지게 되므로 환경오염을 예방하고 원료 구입에 따른 경비를 절감할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 분쇄된 페트병(PET병)분쇄물을 가고차에 적재한 다음 상기 가고차를 용해관내에 넣고 밀봉한 후 할로겐족, 방향족 용제를 투입한 다음 가열 숙성하여 분쇄물에 혼합된 폴리에치렌, 폴리염화비닐 등을 용해시켜 용액화되게 하므로서 폴리에스터만 가고차 상에 잔류하게 하고, 잔류하는 폴리에스터는 수거하여 재활용토록 하고, 상기 용해된 용액은 증발기를 통하여 용제가스와 용해물로 분리하고, 용제가가스는 응축기를 통하여 응축액화시켜 용제로 재활용토록 하여서 됨을 특징으로 하는 용제를 이용한 페트병의 자원 재활용 방법.