KR20030014601A - 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템에 관한 것으로, 폐타이어를 열분해하기 위한 열분해장치(10); 상기 열분해장치(10)로부터 얻어진 액체 스티렌부타디엔고무에 용제를 투입하여 분쇄시키기 위한 미세 분쇄기(20); 분쇄된 카본블랙과 용제가 혼합된 혼합물을 여과하기 위한 여과기(30); 여과된 혼합물을 고체화시키기 위한 제 1첨가물을 투입하여 반응시키기 위한 반응장치(40); 반응된 혼합물에 제 2첨가물을 투입하여 혼합하기 위한 혼합장치(50); 상기 혼합장치(50)에서 제 2첨가물과 혼합된 혼합물을 저장하기 위한 저장탱크(60)로 구성된다. 본 발명에 의하면, 폐타이어를 열분해시켜 그로부터 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무를 추출한 후, 이 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무에 용도에 따른 각각의 첨가물을 첨가시켜 방청, 방수, 섬유 그리드 코팅 등으로 사용될 수 있는 피복 조성물을 제조하여 일반도료와 동일내지 우수한 성능을 갖는 피복 조성물을 얻을 수 있는 효과가 제공될 뿐만 아니라, 폐타이어를 저렴하게 재활용하여 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 제공된다.
Description
본 발명은 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템에 관한 것으로, 특히 폐타이어에서 카본블랙을 함유한 스티렌부타디엔고무(styrene butadiene rubber)를 액체상태로 추출하고, 이 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무를 고체화하기 위한 첨가물을 첨가하여 반응시킨 후 용도에 따른 각각의 첨가물을 첨가하여 혼합함으로써 피복 조성물을 얻을 수 있는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 고분자 폐기물중 폐타이어는 교통의 발달과 함께 단일 품목으로는 가장 많이 발생하고 날로 늘어나고 있어 이를 위한 처리 기술이 시급한 실정이다.
현재 자동차 보유 대수가 1997년에 1천만대를 넘었고, 2001년에는 1500만대를 상회할 것으로 예측된다. 자동차 한 대당 타이어 교환 횟수를 보면 승용차는 1.3개 트럭, 버스는 2.8개로 평균 1.9개이다. 이러한 폐타이어의 발생원 단위에 의거하여 추정한 발생량을 보면 2001년에는 약 3000만개가 발생하고 중량으로는 약 43만톤에 이를 전망이다. 현재의 타이어 처리 현황을 보면 재활용되는 부분이 약 28%이고 나머지 72%는 방치 또는 매립되는 실정이다.
폐타이어의 처리 기술로는 매립, 재생타이어 생산, 소각처리, 재생 고무이용, 열분해 등으로 나눌 수 있으며, 직접 매립의 경우 토양 내에서 분해가 일어나지 않기 때문에 2차 환경오염 문제를 야기하게 된다.
재생타이어 생산은 주로 대상이 버스, 트럭 등 대형 차량의 타이어에 국한되어 있는데 상당부분 스틸 래디얼 타이어로 교체 됨에 따라 그 경제성이 떨어지며, 소각처리 방법은 산화하여 황 등 무기 첨가물의 문제와 소각시 카본블랙의 비산등 대기오염 발생요인이 많아 이에 대한 철저한 대비가 필요하다.
그리고 재생 고무는 타이어의 분말을 고압 스팁으로 숙성시켜 각종 충진제를 제거한 후 오일 등 용매를 이용하여 황성분을 유리시켜 회수될 수 있지만 스틸 레디얼의 증가로 분쇄에 드는 비용이 경제성을 떨어뜨리고 있다.
열분해 방법은 오일이나 가스를 생성시켜 연료로 사용하고 그 잔류물을 활성탄이나 카본블랙으로 재사용할 수 있는데, 이 또한 석유와의 가격 경쟁에서 뒤처지고, 열분해 공정에서 생기는 코킹현상으로 효율이 저하되고 생성 오일을 정제해야 하는 부담이 따른다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 폐타이어를 열분해시켜 그로부터 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무를 추출한 후, 이 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무에 용도에 따른 각각의 첨가물을 첨가시켜 방청, 방수, 섬유 그리드 코팅 등으로 사용될 수 있는 피복 조성물과, 이 피복 조성물을 얻을 수 있는 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템을 제공하여 폐타이어를 대량으로 재활용하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템을 도시한 개략적 블럭도.
도 2는 본 발명에 의한 열분해장치를 도시한 개략적 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 미세 분쇄기를 도시한 개략도 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 여과기를 도시한 개략적 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 반응장치를 도시한 개략적 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 혼합장치를 도시한 개략적 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 열교환장치를 도시한 개략적 구성도.
도 8은 본 발명에 의한 후연소장치를 도시한 개략적 구성도.
도 9는 본 발명에 의한 정화장치를 도시한 개략적 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 열분해장치 20 : 미세 분쇄기
30 : 여과기 40 : 반응장치
50 : 혼합장치 60 : 저장탱크
상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위한 본 발명은 파쇄된 폐 타이어를 가열하여 기름상태의 천연고무와 카본블랙을 포함한 액체 스티렌부타디엔고무로 분리하고 열분해하여 가스화하기 위한 열분해장치; 상기 열분해장치로부터 얻어진 액체 스티렌부타디엔고무에 용제를 투입하여 미세하게 분쇄시키기 위한 미세 분쇄기; 상기 미세 분쇄기에서 분쇄된 카본블랙과 용제 및 액체 스티렌부타디엔고무가 혼합된 혼합물을 통과시켜 분쇄되지 않은 고체성 물질을 제거하기 위한 여과기; 상기 여과기를 통과한 혼합물을 고체화시키기 위한 제 1첨가물을 투입하여 반응시키고 교반하기 위한 반응장치; 상기 반응장치에서 제 1첨가물과 반응한 혼합물의 물성이 결정되도록 제 2첨가물을 투입하여 혼합하기 위한 혼합장치; 상기 혼합장치에서 제 2첨가물과 혼합된 혼합물을 저장하기 위한 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 폐타이어를 열분해시켜 카본블랙이 함유된 액체성 스티렌부타디엔고무를 추출하고, 열분해시 발생되는 부산물과 가스를 분리하며, 가스를 응축시켜 기름으로 회수하며, 열분해 및 연소온도가 250-350℃ 사이에서 다이옥신류가 많이 발생하고 있다는 보고에 따라 잔류 가스를 후연소장치와 정화장치를 통과시킨 후 대기로 배출시켜 대기오염을 방지할 수 있고, 카본블랙이 함유된 액체성 스티렌부타디엔고무에 용도에 따른 첨가물을 각각 첨가하여 혼합하게 되면, 첨가물에 따라 그 용도가 결정되고, 방청 및 방수, 섬유 그리드 코팅이 가능하게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 시스템에 의해 제조된 조성물은 일반적인 피복 조성물에 비하여 내후성, 내기계유성, 내가솔린성, 내산성, 내알카리성, 내수성, 내열성, 방수성, 굴곡성이 동일하거나 우수하고, 목재, 철재, 경금속, 시멘트, 석재 등에 적용될 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면중에서 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템은 폐타이어를 열분해하여 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무를 추출하기 위한 열분해장치(10)와, 용체를 투입하고 스티렌부타디엔고무에 함유된 카본블랙을 미세하게 분쇄하기 위한 미세 분쇄기(20)와, 분쇄된 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무를 여과하여 분쇄되지 않은 물질을 제거하기 위한 여과기(30)와, 여과기(30)를 통과한 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무에 고체화를 위한 제 1첨가물을 투입하여 반응시키고 교반하기 위한 반응장치(40)와, 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무의 물성을 결정하기 위하여 제 2첨가물을 투입하여 혼합하기 위한 혼합장치(50)와, 혼합되어 조성된 조성물을 저장하기 위한 저장탱크(60)로 이루어진다.
이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 열분해장치(10)는 파쇄된 폐 타이어가 수용되도록 형성되고, 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(12A)가 형성된 열분해로(12)와, 상기열분해로(12)의 하부에 위치하여 상기 열분해로(12)를 가열하기 위한 버너(14A)가 설치되는 연소부(14)와, 상기 열분해로(12)의 외벽과의 사이에 이격된 공간을 형성하도록 형성되고, 상기 열분해로(12)의 상부에 설치되는 가스 모음부(16A)와 흡착부(16B)를 구비하여 상기 버너(14A)로부터 발생되는 배기가스를 정화시켜 배출하기 위한 배기부(16)로 이루어진다.
이러한 열분해장치(10)는 상기 버너(14A)에 의해 그 내부 온도가 280℃ - 340℃로 유지된다. 이때, 온도가 340℃이상으로 상승될 경우에는 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무을 얻기 곤란하다.
이와 같은 열분해장치(10)에 의하면 투입된 폐타이어로부터 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무와 액체 고무를 얻는다.
또한, 상기 열분해장치(10)에서 폐타이어의 열분해시 발생되는 가스는 열교환장치(18)를 통과하면서 냉각/응축되어 기름과 용제로 회수된다.
상기 열교환장치(18)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 열교환장치(18)는 방열핀(18A), 상기 방열핀(18A)의 온도가 설정치 이상일 때 작동되어 상기 방열핀(18A)을 냉각시키기 위한 냉각팬(18B)을 구비한 공냉부(18C)와, 상기 공냉부(18C)를 통과한 가스가 통과되는 나선형의 튜브(18D), 공급되는 냉각수를 수용하여 이 냉각수로 상기 튜브(18D)를 냉각시키기 위한 수냉부(18E)와, 상기 수냉부(18E)를 통과한 튜브(18D)의 끝단에서 상,하부로 분기되어 응축된 기름과 용제를 회수하기 위한 액체 회수구(18F)와 응축되지 않은 가스를 배출시키기 위한 기체 회수구(18G)로 이루어진 회수부(18H)로 구성된다.
상기 냉각팬(18B)은 쌍방향 냉각팬으로 운송관의 온도가 50℃ 이상일 때 자동으로 작동되도록 온도센서를 구비하고, 이러한 냉각팬(18B)은 날씨조건과 기후조건에 따라 외부공기를 유입시켜 방열핀을 냉각시킬 수 있고, 내부공기를 밖으로 배출시킬 수 있도록 구성된 것이다.
이러한 열교환장치(18)는 회수된 기름에 수소를 첨가하여 기름의 품질을 향상시킨다. 상기 열교환장치(18)로부터 얻어진 기름(OIL)에 수소를 첨가하여 그 품질을 향상시키는 것이다. 예를들면, 벙커 C유 상태의 기름을 벙커 A유 또는 벙커 B유 상태로 향상시키는 것이다.
한편, 상기 열교환장치(18)는 상기 기체 회수구(18G)로 배출되는 가스를 정화하기 위한 후연소장치(70)와 정화장치(80)를 더 구비한다.
상기 후연소장치(70)는 도 8에 도시된 바와 같이 내벽에 열선(71)이 설치되는 가열로(72)와, 상기 가열로(72)의 내부에 지그재그로 설치되는 가스 이동튜브(74)와, 상기 가열로(72)의 상부 일측으로 노출된 가스 이동튜브(74)의 끝단에 설치되어 가스를 상기 정화장치(80)로 강제 배출시키기 위한 진공펌프(76)로 이루어진다.
이러한 후연소장치(70)는 배출되는 유해가스를 800℃ - 900℃의 고온에서 장시간 체류시켜 유해성분(다이옥신류)을 완전 제거하기 위한 것이다. 즉, 상기 가스 이동튜브(74)는 지그재그로 형성되어 상기 가열로(72)에 설치됨으로 상기 가스 이동튜브(74)로 유입된 가스는 장시간에 걸쳐 지그재그로 형성된 가스 이동튜브(74)를 통과하면서 재연소되거나 열처리되어 포함된 유해성분이 제거되는 것이다.
상기 정화장치(80)는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 진공펌프(76)에 의해 강제 배출되는 가스 중의 수중 용해성 성분을 제거하도록 상기 진공펌프(76)에 연결된 파이프(82)와 하부가 연통되고, 물 공급구(83)와 물 순환펌프(84)를 구비한 수조(85)와, 상기 수조(85)에 수용된 물을 통과하여 배출되는 가스가 유입되도록 상기 수조(85)의 상부측에 연결 설치되고, 중간부에 활성탄(86)이 설치된 흡착부(87)로 이루어진 것이다.
상기 수조(85)는 진공펌프(76)에 의해 하부로 공급되는 유해가스가 물을 통과하면서 포함된 산,알카리 등 수중용해성 성분을 제거하도록 형성된 것이다.
상기 흡착부(87)는 활성탄(86)이 내장된 것으로, 수조(85)를 통과한 유해가스의 냄새 및 기타 악취를 활성탄(86)으로 흡착하여 제거하기 위한 것이다.
상기 미세 분쇄기(20)는 상기 열분해장치(10)로부터 얻어진 액체성 스티렌부타디엔고무에 용제를 투입하고 액체성 스티렌부타디엔고무에 포함된 카본블랙을 미세하게 분쇄하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 하부에 배출구가 형성된 본체(21)의 상부에 설치되는 카본블랙을 포함한 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22)와, 상기 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22)의 하부로 용제가 투입되도록 상기 본체(21)의 상부 양측에 설치되는 용제 투입구(23)와, 상기 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22)의 하부에 위치하도록 본체(21)의 내부에 설치되는 한 쌍의 기어형 분쇄기(24)와, 상기 기어형 분쇄기(24)를 통과하면서 분쇄된 카본블랙을 포함한 혼합물을 중앙으로 모아 하부로 배출시키기 위한 모음부재(25)와, 상기 모음부재(25)의 하부에 위치하도록 상기 본체(21)의 내부에 설치되고, 상기 모음부재(25)로부터 공급되는 분쇄된 카본블랙을 다시 분쇄하기 위한 평면 원통형 분쇄기(26)와, 상기 평면 원통형 분쇄기(26)를 통과한 카본블랙을 포함한 액체성 스티렌부타디엔고무와 용제로 이루어진 혼합물을 다시 상기 기어형 분쇄기(24)로 공급하기 위한 카본블랙 순환펌프(27)와, 상기 본체(21)의 내부 하부측에 설치되어 분쇄된 카본블랙을 포함한 혼합물을 교반하기 위한 초기원료 교반기(28)로 이루어진 것이다.
이러한 미세 분쇄기(20)는 상기 한 쌍의 기어형 분쇄기(24)와, 평면 원통형 분쇄기(26)로 액체성 스티렌부타디엔고무에 포함된 카본블랙을 미세하게 분쇄하고 다시 순환펌프(27)를 가동시켜 분쇄된 카본블랙을 순환시켜 다시 분쇄하기 위한 것이다.
또한, 상기 용제 투입구(23)로 액체성 스티렌부타디엔고무를 희석시키기 위한 용제가 투입된다. 상기 용제는 알코올, 벤젠, 아세톤, 석유에테르, 에테르, 이황화탄소, 사염화탄소, 툴루엔, 휘발유 중에서 선택된 하나 이상의 성분으로 이루어진다.
상기 용제는 용제탱크에 저장된 상태에서 상기 용제 투입구(23)로 공급된다.
상기 여과기(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 미세 분쇄기(20)를 통과한 카본블랙을 포함한 액체성 스티렌부타디엔고무, 즉 혼합물을 수용하기 위한 분쇄물 수용탱크(32)와, 상기 분쇄물 수용탱크(32)의 하부측에 설치되는 여과망(34)과, 상기 여과망(34)의 상부측에 위치하도록 설치되어 혼합물을 교반하기 위한 분쇄물 교반기(36)로 구성된다.
이와 같이 구성된 여과기(30)는 상기 미세 분쇄기(20)에 의해 분쇄되어 공급되는 카본블랙을 함유한 혼합물을 여과시켜 미처 분쇄되지 않은 고체성 물질, 즉 입자가 설정된 치수보다 큰 카본블랙을 여과시키기 위한 것이다.
상기 여과기(30)를 통과하면서 여과망(34)에 의해 걸러진 찌꺼기는 회수되고 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무, 용제등은 하부의 배출구로 배출된다.
상기 반응장치(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 여과기(30)를 통과한 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무에 용제가 첨가된 혼합물을 피복조성 물성으로 생산하기전 전처리장치로 상기 혼합물의 고체화를 위하여 제 1첨가물이 첨가되어 제 1첨가물과 액체성 스티렌부타디엔고무가 설정된 온도에서 반응되도록 하기 위한 것이다.
이러한 반응장치(40)는 상부에 용제회수관(42A)이 형성되고, 상부 양측에 혼합물 투입구(42B)와 제 1첨가물 투입구(42C)가 각각 형성되며, 측면에는 반응물의 양을 측정하기 위한 반응물 측정관(42D)이 수직으로 설치되고, 하부에는 반응물 배출밸브(42E)가 설치된 반응탱크(42)와, 상기 반응탱크(42)의 내부에 나선형으로 설치되어 그 내부의 온도를 상승시키기 위한 열매체유 순환관(44)과, 상기 반응탱크(42)의 내부에 설치되는 반응물 교반기(46)로 구성된 것이다.
상기 열매체유 순환관(44)은 상기 반응탱크(42) 내부의 온도를 90℃ - 120℃로 유지시키기 위한 것으로, 바람직하게는 110℃로 이와 같이 반응탱크(42) 내부의 온도를 110℃로 유지시키는 것은 액상석유수지가 고무 접착성을 갖도록 하고 산화아연의 용해성을 갖도록 하기 위한 것이다.
상기 반응장치(40)의 반응탱크(42) 내부에서는 액상석유수지, 스테아린산 황화물, 산화아연, 메르캅토벤조티아졸, 디페닐구아니딘 성분으로 이루어진 제 1첨가물이 제 1첨가물 저장탱크로부터 투입되어 서로 교반되면서 반응하게 된다.
이러한 반응장치(40)에서는 상기 미세 분쇄기(20)에 투입된 용제를 용제회수탑으로 일부 회수하여 상기 용제탱크로 공급하고, 상기 용제회수탑에서 발생된 가스는 후연소장치(70)와 정화장치(80)를 통하여 외부로 배출된다.
한편, 상기 반응장치(40)에는 수소공급장치(18I)로부터 수소가 공급된다.
상기 혼합장치(50)는 상기 반응장치(40)에서 제 1첨가물과 반응한 혼합물의 물성을 결정하기 위하여 에폭시, 폴리우레탄, 염화고무, 염화비닐, 초산비닐 아크릴, 알루미늄 페인트, 클로로프렌고무, 천연고무 중에서 선택된 하나 이상의 성분으로 이루어진 제 2첨가물을 투입하여 혼합하기 위한 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 반응장치(40)로부터 반응된 카본블랙을 포함한 혼합물이 공급되기 위한 원료 공급구(52A)와 상기 제 2첨가물이 공급되기 위한 제 2첨가물 투입구(52B)가 상부 양측에 설치되고, 측면에는 혼합물의 양을 측정하기 위한 투명한 혼합물 측정관(52C)이 수직으로 설치되며, 하부에는 혼합물 배출밸브(52D)가 설치된 혼합탱크(52)와, 상기 혼합탱크(52)의 내부에 설치되는 혼합물 교반기(54)로 구성된 것이다.
이때, 상기 혼합물 교반기(54)는 도 6에 도시된 바와 같이 구동모터(54A)와, 상기 구동모터(54A)에 의해 회전되고, 하단부와 중간부에 굴곡된 주 교반날개(54B)가 방사형으로 각각 설치되며, 상부측에 구동기어(54C)가 설치된 주축(54D)과, 상기 구동기어(54C)와 맞물리는 피동기어(54E)가 상부측에 설치되고, 하단부에는 상기 각 주 교반날개(54B)와 간섭되지 않도록 보조 교반날개(54F)가 방사형으로 설치된 보조축(54G)으로 구성되는 것이다.
상기 제 2첨가물은 다양하게 구성되는데 그 성분에 따라 최종적으로 얻어지는 조성물의 물성이 결정된다. 이러한 제 2첨가물은 에폭시, 폴리우레탄, 염화고무, 염화비닐, 초산비닐 아크릴, 알루미늄 페인트, 클로로프렌고무, 천연고무 중에서 선택된 하나 이상의 성분으로 구성된다.
상기 저장탱크(60)는 상기 혼합장치(50)에서 제 2첨가물과 혼합된 조성물을 저장하기 위한 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 1, 도 2 및 11에 도시된 바와 같이 세절된 폐타이어를 상기 열분해장치(10)의 열분해로(12)에 투입하고, 연소부(14)의 버너(14A)를 점화시켜 상기 열분해로(12)를 가열한다. 이때 가열온도는 280℃ - 340℃이다.
이와 같이 상기 버너(14A)로 열분해로(12)를 가열하게 되면 상기 열분해로(12)에 투입된 폐타이어는 열분해되어 가스와 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무와, 액체고무(천연고무 : 기름상태)로 분해된다.
이때, 상기 버너(14A)의 점화로 발생된 배기가스는 가스 모음부(16A)에 의해 한 곳으로 집결된 상태에서 활성탄을 구비한 흡착부(16B)를 거쳐 배출된다.
한편, 상기 가스 배출구(12A)로 배출되는 가스는 열교환장치(18)의 방열핀(18A)을 통과하면서 냉각팬(18B)에 의해 냉각되고, 이어서 물이 수용된 수냉부(18E)의 내부에 설치된 나선형 튜브(18D)를 통과하면서 냉각되어 잔류가스와 기름 및 용제로 추출된다. 이와 같이 추출된 기름과 용제는 액체 회수부(18F)를 통하여 회수되고, 잔류가스는 기체 회수구(18G)로 회수된다.
상기 기체 회수구(18G)로 배출된 가스는 상기 후연소장치(70)와 정화장치(80)를 통과하면서 최종적으로 정화되어 외부로 배출되는 것이다.
상기 후연소장치(70)로 유입된 가스는 열선(71)을 구비한 가열로(72)의 내부에 설치된 지그재그형의 가스 이동튜브(74)를 장시간에 걸쳐 통과하면서 800℃ - 900℃의 고온에 의해 재연소되어 다이옥신류와 같은 유해성분이 제거되는 것이다.
한편, 상기 후연소장치(70)를 통과한 가스는 다시 상기 정화장치(80)의 파이프(82)로 유입되어 수조(85)의 하부로 공급된다. 상기 수조(85)에는 물 공급구(83)으로 공급된 물을 물 순환펌프(84)가 순환시키고 있다. 이러한 상태에서 상기 파이프(82)로 유입된 가스가 수조(85)의 하부로 유입되면 수용된 물을 통과하여 상부로 이동하게 되고, 이 과정에서 가스에 포함된 수중용해성 성분이 제거되는 것이다.
이와 같이 상기 수조(85)를 통과하는 가스는 다시 활성탄(86)이 내설된 흡착부(87)를 통과하면서 각종 악취가 제거되어 대기로 배출되는 것이다.
한편, 상기 열교환장치(18)에서 추출된 기름에는 수소공급장치(18I)로부터 수소가 공급되어 기름의 품질이 향상된다.
이어서, 상기 열분해장치(10)로부터 얻어진 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무는 미세 분쇄기(20)의 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22)로 투입되고, 용제 투입구(23)로는 용제탱크로부터 희석제로써 알코올, 벤젠, 아세톤, 석유에테르, 에테르, 이황화탄소, 사염화탄소, 툴루엔, 휘발유 중에서 선택된 하나 이상의 성분으로 된 용제가 투입된다. 상기 각 용제 성분은 카본블랙이 함유된 액체성 스티렌부타디엔고무를 희석시키기 위한 성분이다.
이와 같이 투입된 액체성 스티렌부타디엔고무와 용제는 1차적으로 한 쌍의 기어형 분쇄기(24)를 통과하면서 1차로 분쇄되고, 이어서 그 하부에 설치된 모음부재(25)를 통하여 평면 원통형 분쇄기(26)로 공급되어 2차적으로 분쇄된다.
한편, 상기 평면 원통형 분쇄기(26)를 통과한 분쇄물은 상기 카본블랙 순환펌프(27)에 의해 다시 상기 평면 원통형 분쇄기(26)로 공급되어 다시 분쇄된다.
이와 같이 분쇄된 액체성 스티렌부타디엔고무에 포함된 카본블랙은 액체성 스티렌부타디엔고무와 용제에 포함되어 배출된다.
이어서, 상기 미세 분쇄기(20)로부터 배출된 분쇄물(카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무 및 용제)은 여과기(30)의 여과망(34)을 통과하면서 분쇄되지 않은 카본블랙이나 기타 찌꺼기가 걸러지고, 분쇄물 교반기(36)에 의해 분쇄물이 교반된다.
이어서, 상기 여과기(30)로부터 찌꺼기가 걸러진 용제와 액체성 스티렌부타디엔고무는 반응장치(40)의 혼합물 투입구(42B)를 통하여 반응탱크(42)로 투입된다.
또한, 제 1첨가물 투입구(42C)를 통하여 제 1첨가물이 투입된다. 이와 같이 투입된 혼합물과 제 1첨가물은 반응물 측정관(42D)에 의해 그 양이 측정된다.
한편, 상기 반응탱크(42)의 내부에 나선형으로 설치된 열매체유 순환관(44)은 상기 반응탱크(42) 내부의 온도를 90℃ - 120℃로 유지시킨다. 또한, 상기 반응물 교반기(46)는 투입된 혼합물과 제 1첨가물을 교반한다. 이때, 상기 반응탱크(42)의 상부에 설치된 용제회수관(42A)으로 용제가 회수된다.
상기 제 1첨가물은 상기 액체성 스티렌부타디엔고무를 고체화시키기 위한 것으로, 본 실시예에서의 완전 고체화가 아니고, 액체성 스티렌부타디엔고무의 점도를 적정 수준까지 높이기 위한 것이다. 이러한 제 1첨가물은 액상석유수지, 스테아린 산, 황화물, 산화아연, 메르캅토벤조티아졸, 디페닐구아니딘으로 이루어진다.
이때, 수소공급장치(18I)에 의해 수소가 공급되는 것으로, 수소가 공급되는 것은 액상석유수지의 구성이 C9-C12로 이루어져 있으므로 미 반응된 탄소에 수로를 결합시킴으로 완전결합을 유도하기 위한 것이다. 즉, 완전화학결합을 이루어 액상석유수지의 품질을 향상시키기 위한 것이다.
이어서, 상기 반응장치(40)에서 제 1첨가물과 반응한 혼합물(카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무와 제 1첨가물의 반응물)은 상기 혼합장치(50)의 혼합탱크(52)로 공급된다.
즉, 상기 원료 공급부(52A)로 상기 반응장치(40)에서 제 1첨가물과 반응한 혼합물이 상기 원료 공급구(52A)로 공급되는 것이다.
이와 같이 상기 원료 공급구(52A)로 원료가 공급되면, 상기 제 2첨가물 투입구(52B)로 제 2첨가물을 투입하여 혼합물 교반기(54)로 교반한다.
이때, 제 2첨가물은 조성될 조성물의 용도에 따라 각 성분을 선택하여 투입한다.
즉, 방청과 방수를 목적으로 사용된다면 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무에 에폭시 또는 폴리우레탄, 또는 초산비닐 아크릴, 또는 폴리우레탄과 천연고무, 또는 에폭시와 천연고무를 혼합하고, 섬유그리드 코팅을 목적으로 한다면, 염화고무 또는 염화비닐 또는 클로로프렌고무과 천연고무를 혼합하는 것이다.
다시 설명하면, 에폭시, 폴리우레탄, 초산비닐 아크릴, 폴리우레탄과 천연고무, 에폭시와 천연고무는 방청과 방수를 목적으로 할 경우에 선택적으로 첨가하고, 방청을 목적으로 할 경우에는 알루미늄 페인트를 첨가하며, 섬유 그리드 코팅을 목적으로 할 경우에는 염화고무, 염화비닐, 천연고무와 클로로프렌고무 등을 선택적으로 사용한다.
이어서, 상기와 같이 액체성 스티렌부타디엔고무의 물성이 결정되면 상기 제품탱크(60)로 공급하여 보관한다.
이상에서와 같은 시스템에 의하면 일반적인 도료(피복 조성물)에 비하여 향상되거나 유사한 성능을 갖는 피복 조성물을 얻을 수 있는 것이다.
본 발명에 의한 피복 조성물은 제 2첨가물의 선택에 따라 일반 도료와 같이 목재, 철재, 경금속, 시멘트, 석재 등에 다양하게 적용될 수 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 폐타이어를 열분해시켜 그로부터 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무를 추출한 후, 이 카본블랙을 함유한 액체성 스티렌부타디엔고무에 용도에 따른 각각의 첨가물을 첨가시켜 방청, 방수, 섬유 그리드 코팅 등으로 사용될 수 있는 피복 조성물을 얻을 수 있는 효과가 제공될 뿐만 아니라, 환경오염의 주범인 폐타이어를 저렴하게 대량으로 재활용할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.
Claims (16)
- 파쇄된 폐 타이어를 가열하여 기름상태의 천연고무와 카본블랙을 포함한 액체 스티렌부타디엔고무로 열분해하여 스티렌부타디엔고무를 추출하기 위한 열분해장치(10);상기 열분해장치(10)로부터 얻어진 액체 스티렌부타디엔고무에 용제를 투입하여 스티렌부타디엔고무에 포함된 카본블랙을 미세하게 분쇄시키기 위한 미세 분쇄기(20);상기 미세 분쇄기(20)에서 분쇄된 카본블랙을 함유하고 용제가 혼합된 혼합물을 통과시켜 분쇄되지 않은 고체성 물질을 제거하기 위한 여과기(30);상기 여과기(30)를 통과한 혼합물을 고체화시키기 위한 제 1첨가물을 투입하여 반응시키고 교반하기 위한 반응장치(40);상기 반응장치(40)에서 제 1첨가물과 반응한 혼합물의 물성이 결정되도록 제 2첨가물을 투입하여 혼합하기 위한 혼합장치(50);상기 혼합장치(50)에서 제 2첨가물과 혼합된 혼합물을 저장하기 위한 저장탱크(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 열분해장치(10)는 파쇄된 폐 타이어가 수용되도록 형성되고, 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(12A)가 형성된 열분해로(12);상기 열분해로(12)의 하부에 위치하여 상기 열분해로(12)를 가열하기 위한 버너(14A)가 설치되는 연소부(14);상기 열분해로(12)의 외벽과의 사이에 이격된 공간을 형성하도록 형성되고, 상기 열분해로(12)의 상부에 설치되는 가스 모음부(16A)와 흡착부(16B)를 구비하여 상기 버너(14A)로부터 발생되는 배기가스를 정화시켜 배출하기 위한 배기부(16);로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열분해장치(10)는 상기 열분해로(12)의 가스 배출구(12A)로 배출되는 가스의 입자를 냉각/응축시켜 기름과 용제를 회수하기 위한 열교환장치(18)를 구비하되,상기 열교환장치(18)는 방열핀(18A), 상기 방열핀(18A)의 온도가 설정치 이상일 때 작동되어 상기 방열핀(18A)을 냉각시키기 위한 냉각팬(18B)을 구비한 공냉부(18C);상기 공냉부(18C)를 통과한 가스가 통과되는 나선형의 튜브(18D), 공급되는 냉각수로 상기 튜브(18D)를 냉각시키기 위한 수냉부(18E); 및상기 수냉부(18E)를 통과한 튜브(18D)의 끝단에서 상,하부로 분기되어 응축된 기름과 용제를 회수하기 위한 액체 회수구(18F)와 응축되지 않은 가스를 배출시키기 위한 기체 회수구(18G)로 이루어진 회수부(18H);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 3항에 있어서, 상기 열교환장치(18)는 상기 회수부(18H)로 회수된 기름에 수소를 공급하기 위한 수소공급장치(18I)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 3항에 있어서, 상기 열교환장치(18)의 기체 회수구(18G)로 배출된 가스는 후연소장치(70)와 정화장치(80)를 통과시켜 대기로 배출되는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 후연소장치(70)는 내벽에 열선(71)이 설치되는 가열로(72);상기 가열로(72)의 내부에 지그재그로 설치되는 가스 이동튜브(74); 및상기 가열로(72)의 상부 일측으로 노출된 가스 이동튜브(74)의 끝단에 설치되어 가스를 상기 정화장치(80)로 강제 배출시키기 위한 진공펌프(76);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 정화장치(80)는 상기 진공펌프(76)에 의해 강제 배출되는 가스 중의 수중 용해성 성분을 제거하도록 상기 진공펌프(76)에 연결된 파이프(82)와 하부가 연통되고, 물 공급구(83)와 물 순환펌프(84)를 구비한 수조(85); 및상기 수조(85)에 수용된 물을 통과하여 배출되는 가스가 유입되도록 상기 수조(85)의 상부측에 연결 설치되고, 중간부에 활성탄(86)이 설치된 흡착부(87);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 용제는 희석제로써 알코올, 벤젠, 아세톤, 석유에테르, 에테르, 이황화탄소, 사염화탄소, 툴루엔, 휘발유 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 미세 분쇄기(20)는 본체(21)의 상부에 설치되는 카본블랙을 포함한 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22);상기 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22)의 하부로 용제가 투입되도록 상기 본체(21)의 상부 양측에 설치되는 용제 투입구(23);상기 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(22)의 하부에 위치하도록 본체(21)의 내부에 설치되는 한 쌍의 기어형 분쇄기(24);상기 기어형 분쇄기(24)를 통과하면서 분쇄된 카본블랙을 포함한 액체성 스티렌부타디엔고무를 중앙으로 모아 하부로 배출시키기 위한 모음부재(25);상기 모음부재(25)의 하부에 위치하도록 상기 본체(21)의 내부에 설치되고, 상기 모음부재(25)로부터 공급되는 분쇄된 카본블랙을 다시 분쇄하기 위한 평면 원통형 분쇄기(26);상기 평면 원통형 분쇄기(26)를 통과한 카본블랙을 포함한 혼합물을 다시 상기 기어형 분쇄기(24)로 공급하기 위한 카본블랙 순환펌프(27); 및상기 본체(21)의 내부 하부측에 설치되어 분쇄된 카본블랙을 포함한 혼합물을 교반하기 위한 초기원료 교반기(28);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1첨가물은 액상석유수지, 스테아린 산, 황화물, 산화아연, 메르캅토벤조티아졸, 디페닐구아니딘을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 여과기(30)는 상기 미세 분쇄기(20)를 통과한 카본블랙을 포함한 혼합물을 수용하기 위한 분쇄물 수용탱크(32);상기 분쇄물 수용탱크(32)의 하부측에 설치되는 여과망(34); 및상기 여과망(34)의 상부측에 위치하도록 설치되어 카본블랙을 포함한 혼합물을 교반하기 위한 분쇄물 교반기(36);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응장치는(40)는 상부에 용제회수관(42A)이 형성되고, 상부 양측에 액체성 스티렌부타디엔고무 투입구(42B)와 제 1첨가물 투입구(42C)가 각각 형성되며, 측면에는 반응물의 양을 측정하기 위한 반응물 측정관(42D)이 수직으로 설치되고, 하부에는 반응물 배출밸브(42E)가 설치된 반응탱크(42);상기 반응탱크(42)의 내부에 나선형으로 설치되어 그 내부의 온도를 상승시키기 위한 열매체유 순환관(44); 및상기 반응탱크(42)의 내부에 설치되는 반응물 교반기(46);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항 또는 제 12항에 있어서, 상기 반응장치(40)에는 수소공급장치(18I)로부터 수소가 공급되는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2첨가물은 에폭시, 폴리우레탄, 염화고무, 염화비닐, 초산비닐 아크릴, 알루미늄 페인트, 클로로프렌고무, 천연고무 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물제조 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 혼합장치(50)는 상기 반응장치(40)로부터 반응된 카본블랙을 포함한 혼합물이 공급되기 위한 원료 공급구(52A)와 상기 제 2첨가물이 공급되기 위한 제 2첨가물 투입구(52B)가 상부 양측에 설치되고, 측면에는 혼합물의 양을 측정하기 위한 투명한 혼합물 측정관(52C)이 수직으로 설치되며, 하부에는 혼합물 배출밸브(52D)가 설치된 혼합탱크(52); 및상기 혼합탱크(52)의 내부에 설치되는 혼합물 교반기(54);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
- 제 15항에 있어서, 상기 혼합물 교반기(54)는 구동모터(54A);상기 구동모터(54A)에 의해 회전되고, 하단부와 중간부에 굴곡된 주 교반날개(54B)가 방사형으로 각각 설치되며, 상부측에 구동기어(54C)가 설치된 주축(54D); 및상기 구동기어(54C)와 맞물리는 피동기어(54E)가 상부측에 설치되고, 하단부에는 상기 각 주 교반날개(54B)와 간섭되지 않도록 보조 교반날개(54F)가 방사형으로 설치된 보조축(54G);을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 피복 조성물 제조 시스템.
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