KR20050013892A

KR20050013892A - 폐기발포합성수지의 재활용시스템

Info

Publication number: KR20050013892A
Application number: KR1020030052487A
Authority: KR
Inventors: 에다무라다쯔에이
Original assignee: 이외수; 박병준; 이혁렬
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-05

Abstract

특유(特有)한 용해처리 구성을 갖춰놓음으로써 처리작업이 빠르고, 용제(溶劑)에 의한 작업환경이 악화되지 않으며 또한 특수한 수송수단을 이용하므로 회수효율(回收效率)도 향상될 수 있고, 재생원료도 고품질로써 폐기발포합성수지의 재활용 시스템(Recycle System)을 제공한다.

[해결방법] 용제가 수봉(水封)되어 용입되고, 이 수봉된 용제안에 폐기발포합성수지를 투입하여 용해하는 용해조와, 이 용해조에서 용해된 혼용액(混溶液)을 수지분(樹脂分)과 용제분으로 분리하는 가열분리장치와, 여기서 분리된 용제를 회수하여 저장하는 용제액탱크와, 분리된 수지분을 고형화(固形化)하는 고형화장치로 완성하고, 용해조의 용제안에 투입해 용해된 폐기발포합성수지의 혼용액을 가열분리장치로 가열하여 수지분과 용제분으로 분리, 그 분리된 용제를 용제액탱크에 저장하여 재사용하는 동시에 분리된 수지분을 고형화장치에 넣어 고형화하여 재활용하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐기발포합성수지의 재활용시스템{omitted}

본 발명은, 폐기합성수지 제품의 재자원화를 위한 재활용시스템에 관련 지어 개발한 것으로, 특히 스티롤(Styrol)계 수지제품을 유기용제로 용해하여 스티롤 (Styrol)계 합성수지와 용제 모두를 회수하는 재활용시스템에 관계된다.

사용이 끝난 발포 스티롤(Styrol) 등의 합성수지를 회수하여 재활용하는 방법으로써, 합성수지를 열로 용해해 재생하는 방법과, 합성수지를 용제에 용해해 합성수지를 회수하는 방법등이 검토되고 있다.

그렇지만 종전의 방법에서 전자는, 가열에 의해 수지가 성질이 변하기 때문에 품질 높은 재생수지는 얻을 수 없다. 또 후자는 일반적으로 사용한 용제는 회수하지 않기 때문에 생산단가(Running Cost)가 높게 매겨지며, 또한 용제의 증발에 의해 작업환경이 좋지않다는 등의 문제가 있다.

예를 들어 종래의 폐발포 스티롤(Styrol)의 재생처리방법으로서 용제를 이용해 용해하고, 또 이것을 분리하여 재생함과 동시에 재원료화 한다는 것으로 용제감용 처리방법이 알려져 있다. (예 : 일본국 공개특허공보 특개평7-26057호, 일본국 공개특허공보 특개평7-6213호 )

또 스티렌(Styrene)계 합성수지를 통해서 이루어지는 플라스틱폐기물의 개량 (改良)재활용법도 제시되어 있다.(예 : 일본국 특허공보 특허 제2819209호)

그렇지만 앞에서 기술한 종래의 용제감용처리방법에는 다음과 같은 부적합한 과제가 있다.

(1)용제는, 유해물질로 환경오염물질로써 사용이 금지되어있는 염소화탄화수소류를 이용하고 있다.

(2)용해속도가 느리기 때문에 실용성이 떨어진다.

(3)용제의 주성분이 인화, 발화등의 안전성에 문제가 있다.

(4)용제의 수봉처리가 되어있지 않다.

(5)불순물 제거를 위해 여과단계가 필요하다.

그래서, 이 발명은 앞에서 기술한 바와 같은 과제를 해결책으로 제안한 것으로, 그 목적은 특유한 용해처리구성을 갖춤으로써, 용해속도가 빠르고, 용해에 의한 작업환경의 악화도 없으며, 특수한 수송수단을 이용함으로 인해 회수효율도 향상되고, 또한 재생원료, 재생제품도 고품질로 제공할 수 있으며 더욱이 장치 구성이 간단하게 바뀌어서 전체의 생산단가도 낮아져, 작업환경에 양호한 폐기발포합성수지 재활용 시스템을 제공하는 것이다

[도 1]이 발명의 실시 형태를 표시한 재활용시스템의 전체설명도.

[도 2]용해조의 확대설명도.

[도 3]고형화 장치의 부분확대설명도.

[도 4]용해조의 변형 예를 표시한 확대설명도.

[부호설명]

1 용해조

3 공급수단

4 원통

5 스크류(Screw)

11 혼용액 탱크

12 가열분리 장치

12a 가열관

13 스크류(Screw)

14 통로

16 고형화 장치

17 압출기

18 냉각수단

20 절단기

23 용제액 탱크

27 주행체(탱크롤리)

28 이물질 제거수단

A 하층(용제층) B 상층{수봉층(水封層)}

앞서 기술한 과제를 해결하기 위해, 발명한 폐기발포합성수지의 재활용시스템은 용제(溶劑)가 수봉(水封)되어 용입되고, 이 수봉되어있는 용제안에 폐기발포합성수지를 투입하여 용해하는 용해조와, 용해조에서 용해된 혼용액을 수지분과 용제분으로 분리하는 가열분리장치와, 분리된 용제를 회수하여 저장하는 용제액탱크, 분리된 수지분을 고형화하는 고형화장치로 인해 이루어지고, 용해조의 용제안에 투입하여 용해한 폐기발포합성수지 의 혼용액을 가열분리장치로 가열해 수지분과 용제분으로 분리하고, 이 분리된 용제를 용제액탱크에 저장하여 재사용함과 동시에, 분리된 수지분을 고형화장치에 넣고 고형화시켜 재사용하는 것을 특징으로 한다.

이로 인해 폐기발포합성수지는 수봉되어있는 용제안에 투입해 액상으로 용해시킨 후, 이 혼용액(용해액)을 분리장치로 수지분(Styrene분)과 용제분으로 분리하여 회수하여, 재사용할 수 있다.

이때 용제는 수봉층(水封層)에서 휘발성이 방지되어 있어서 환경을 악화시키는 일도 없다.

또한, 이 발명에서 폐기발포합성수지의 재활용시스템은, 앞서 기술한 용해조의 가열분리장치와의 사이에 혼용액탱크를 설치해, 용해조에서 용해된 혼용액을 다른 혼용액탱크에 저장하고, 이 혼용액탱크에서 혼용액을 가열분리장치에 도입하는 것을 특징으로 한다.

이로 인해 용해조에서 용해한 폐기발포합성수지의 혼용액은 일단 혼용액 탱크에 저장해둘 수 있다.

이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템에서, 앞서 기술한 용해조에 용입된 용제는, 하층(下層)으로 되어있고 상층인 수봉충에 수봉되어 있고, 용해조에는 그하층의 용제층으로 보내는 폐기발포합성수지의 공급수단 및 수봉층에 떠있는 이물질을 제거하는 이물질제거 방법이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이로 인해 폐기발포합성수지는 용제안에서 도움을 받아 용해시킬 수 있고, 섞여 들어간 이물질도 쉽게 제거할 수 있다.

이 발명의 폐기발포합성수지 재활용시스템에서, 앞서 기술한 폐기발포합성수지의 공급수단은 통체내에 회전가능하게 설치되어진 압입 스크류(Screw)가 용제층에 도달하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이로 인해 폐기발포합성수지는 압입 스크류(Screw)의 도움을 받아 용제층안으로 도달할 수 있게 된다.

이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템은, 앞서 기술한 용해조에서, 이물질 제거방법으로 제거한 이물질을 회수하여 쓰레기용기가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해 제거한 이물질은 환경을 오염시키지 않고 회수할 수 있다.

이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템에서, 앞서 기술한 가열분리장치는 상부가 기화한 용제의 통로로 되어있는 가열통 내부에 스크류가 회전할 수 있도록 설치되어 있고, 이 가열통내에 앞서 기술한 혼용액이 공급되어 계속 가열되면서 스크류에서 혼용되어 출구방향으로 보내지는 사이에 용제는 기화해 통로를 통해 용제액탱크로 배출되고, 수지분은 출구로 배출되는 것을 특징으로 한다. 이로 인해손쉽게 수지분과 용제분으로 분리할 수 있다.

이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템에서, 앞서 기술한 고화장치는 배출기와 냉각수단, 절단기에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 수지분은 압출기로 압출하고, 이것은 냉각한 후 절단하면 펠릿(Pellet)화 할 수 있다.

이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템에서, 앞서 기술한 용해조는 주행체에 탑재되어, 폐기발포합성수지는 폐기장에 넣어 용해조에 투입해, 용해하여 회수하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 폐기발포합성수지는 폐기장에 넣고 감용하고 회수할 수 있다.

게다가 이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템은, 앞서 기술한 용제로 엔-프로필 취화물(n-Propyl Bromide) 60%, Propylem Carbonate 35%, 안정제 그 밖이 5%로 이것에 의해 완성한 폐발포 스티롤(Styrol)계 합성수지의 용제인 것을 특징으로 한다.

[발명의 실시형태]

이하, 이 발명을 도면으로 표시한 실시형태에 관해 상세하게 설명한다. 도 1은 이 발명의 재활용시스템을 표시한 전체설명도이다.

도면에 표시한 재활용시스템은, 용제가 수봉되어 용입되고, 이 수봉된 용제안에 폐기발포합성수지(이하, 간단히 발포수지라고 함)를 투입해 용해하는 용해조 (1)과 이 용해조(1)에서 용해된 혼용액을 저장하는 혼용액탱크(11)와, 이 혼용액탱크(11)의 혼용액을 수지분과 용제분으로 분리하는 가열분리장치(12) 와, 이 가열분열장치 (12)에서 분리된 용제를 회수해 저장하는 용제액탱크23과, 분리된 수지분을 고형화하는 고형화장치(16)으로 인해 대략 구성되어, 용해조(1)의 용제안에 투입하여 용해된 발포수지의 혼용액은 일단 혼용액탱크(11)로 저장되고, 여기서부터 가열분리장치 (12)에 주입되어져 수지분과 용제분으로 분리되고, 여기서 분리된 용제는 용해액탱크 (23)으로 회수되어 재사용되며, 분리된 수지분과 고형화장치(16)으로 이동해 고형화되어 재사용된다.

도2는 용해조의 확대개략설명도로, 도면에 표시했듯이 용해조1에 용입된 용제는 하층A로 되어 상층의 수봉층B로 수봉되어있다. 이것에 의해 용제가 불필요하게 기화증발하지 않도록 되어있다. 더구나 용제는 스티롤(Styrol)을 용해할 수 있고 비중이 물보다 큰 것이라면 사용은 가능하나, 환경을 파괴하거나 오염하는 것은 바람직하지 않으며 이 실시형태에서는 안전성이 높은 n-Propyl Bromide 60%, Propylem Carbonate 35%, 안정제 그밖의 5%로 이루어진 용제를 사용했다.

이 용해조(1)에는 하층의 용제층A안에 도움을 주는 발포수지의 공급방법(3) 또는 수봉층B 계면에 떠오른 이물질을 제거하는 이물질 제거장치(28)가 설치되어 있다. 예시에서 보여지듯이 공급방법(3)은 통체(4)내에 스크류(5)가 회전기능하게 설치되어 있고, 모터로 회전된다. 도2에 표시했듯이 컨베이어(Conveyer(2))에서 배송된 발포수지와, 날개부분의 회전롤러(6)에서 공급방법(3)으로 투입되고, 회전하는 스크류(Screw)(5)에서 용제층A 안에서 도움받아 용해된다. 여기서 투입된 발포수지는 분쇄하여 투입하는 것이 좋다.

또 이물제거수단(28)은 수봉층B의 경계면에 떠있는 라벨등의 이물질을 제거하는 것으로 스크류 날개를 갖춘 제거관으로 구성되어있다. 이것은 흡습식이어도 좋다.

더구나 용해조(1)의 상부에는 휘발용매를 소각용 연소기(도면표시생략)로 배출하는 배출로(10)인 송풍기(Blower)(9)를 갖추도록 설치되어 있다. 즉, 용제층A에서 발포수지층안의 기포 중, 공기가 상승한 수봉층B를 지나 용해조(1) 상단 카바안에 가득찰시, 배출로(10)내로 유출할 수 있도록 되어있으며 이 배출로(10)내의 공기분은 송풍기(9)에 의해 연소기(도면표시 생략)내에 공급되고, 이 연소기의 버너에 의해 공기내에 포함된 용제분 등을 소각 제거할 수 있도록 되어 있다. 또한 소각된 기체는 연소관과 접속된 배관을 지나 중화조(도면표시 생략)안으로 송풍되어, 연소가스속의 유해기화분을 중화시켜, 저장시킨 수중으로 용해되는 것과 동시에 냉각하여 상온에서 낮게 해가 없는 공기로 굴뚝(도면표시 생략)에서 대기로 나오도록 되어있다.

용해조1의 하부측면과 혼용액탱크(11) 사이에는 펌프(P3)가 설치되어 배출관 (7)이 연결되어있고, 용해조(1)에서 용해된 발포수지의 혼용액이 혼용액탱크(11)로 배출되어 저장되도록 되어있다. 이 혼용액탱크(11)의 하부에는 펌프(P1)를 갖춘 배관이 설치되어 있어, 가열분리장치(12)로 연결되어 있다.

가열분리장치(12)는 상부가 기화한 용제의 통로(14)로 되어있어 가열관(12a) 내에 스크류(19)가 회전 가능하게 설치되어 앞서 기술한 용액탱크(11)에서 이 가열관(12a)내에 공급구를 연결하여 공급된 혼용액은 계속 가열되면서 스크류(13)에서 혼용되어 출구방향으로 보내진다. 이 사이에 혼용액의 용제분은 기화하여 통로(14)를 지나 배출부(15)로 연결한 용해액탱크(23)으로 회수되고, 수지분은 출구에서 고형화장치(16)으로 배출된다. 앞서 말한 배출부(15)는 냉각방법을 갖추고 있으며 기화하여 배출되는 용제를 냉각하여 액체상태로 되돌려 용해액 탱크(23)로 회수한다.

고형화 장치(16)는 압출기(17)과 냉각수단(18)과 탈수(물기제거)장치(19), 절단기(20)를 구비한다. 앞에서 기술한 가열분리장치(12)에서 분리되어 배출된 수지분은, 압출기(17)에서 계속 가열되면서 가느다란 실형태으로 내 보내지고 이 내 보내진 수지분은 냉각방법(18)에서 냉각되어, 탈수장치(19에서 물을 제거한 후 절단기(20)에서 전달되어 펠릿(Pellet)화 된다. 이 절단기20에서 절단된 펠릿은 펠릿 선별기(21)에서 선별되어 저장탱크(22)에 수집된다. 도3은 이 고형화장치의 부분확대 설명도이다.

도4는 용해조의 공급수단을 표시한 변형 예로 앞에서 기술한 실시(實施)의 형태와 동일요소에는 동일 부호를 첨부해 상세한 설명은 생략한다. 본 예에 의하면 발포수지가 확실하게 용제층A 안으로 공급된다.

또한 부호(24)는 가열분리장치(12)에 열매(熱媒)를 공급하는 가열수단, 예를 들면 보일러라 할 수 있고 부호(25)는 배기부(15)의 냉각수단으로써의 수냉 쿨러이고, 부호(26)는 배기를 정화하는 클리닝타워이다.

이 발명에서는 용해조(1)을 주행체(탱크롤리)(27)에 탑재해서 발포수지를 폐기장소나 회수(回收)에 있어서 용해조1에 투입하고 용해하여 회수해도 좋고. 예를 들어 여유가 없는 소규모슈퍼, 가전 판매점 등에서 생선류나 청과류 용기와 가전제품이나 사무기기의 포장재, 완충재등으로 사용된 발포 스티롤(Styrol)을 회수한다면, 동시에 탱크내에서 회수발포 스티롤(Styrol)을 운반중에 용제로 용해하여 이 수지 용해액을 혼용액 탱크11로 공급하는 기능을 얻을 수 있다. 이 실시형태에서 이용되는 두 가지액 혼합 용제는 기화온도가 약 66℃이므로 증류분리처리온도는 100℃이하의 저온에서 처리 가능함과 동시에, 이 용제 자체 발화점은 600℃이기 때문에 통상작업의 경우 인화 사고등의 부적합한 점을 회피(回避)할 수 있다.

더구나 주행체(탱크롤리)(27)는 공급수송수단으로서 재생 용제와는 다른 새로운 용제를 충전(充塡) 운반하는 것과 같이 용해층(1)내에 보급할 수 있는 것은 물론이다.

특히 반복 이용할 때는 용제자체의 이송과정에서의 손실이나 기화에 의한 손실등으로 인해 차츰차츰 사용량이 감소하기 때문에, 감량상태에 도달하는 경우등 감량의 우려가 있는 경우에는 신규 버전의 용제를 부족한 분량만큼 보급할 필요가 있다. 게다가 물과 용제와의 용적의 배합률은 7:3정도가 좋고, 이로 인해 냄새도 물 봉인(Water Seal)으로 인해 제거되고 실용적으로 사용해도 지장이 없이 실시 가능하다.

이 폐기발포합성수지로서는, 폐기발포 스티롤(Styrol), 폐기ABS수지 및 폐발포AS수지 등을 예로 들 수 있다. 앞에서 기술한 실시형태는, 이 발명을 제한하는 것이 아니고 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 허용된다. 예를 들어 혼용액 탱크(11)은 꼭 필요한 것은 아니고, 용해조(1)에서 직접가열분리장치(12)에 도입하도록 해도 괜찮다.

이상 상세히 설명한대로 이 발명의 폐기발포합성수지의 재활용시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 얻는다.

(1) 폐기발포합성수지는 수봉되어있는 용제안에 투입해 액상으로 용해시킨 후, 이 혼용액(용해액)을 분리장치에서 수지분(Styrene분)과 용제분으로 분리해 회수하여, 재사용할 수 있다. 이때 용제는 수봉층에서 휘발(揮發)이 방지되어있기 때문에 환경을 악화시키지 않는다.

(2) 처리작업이 쉽고 짧은 시간으로 가능하며, 런닝코스트가 저렴하다.

(3) 재생원료, 재활용제품도 고품질로 제공할 수 있다.

(4) 작업환경도 악화(惡化)시키지 않는다.

(5) 폐기발포합성수지는 용제층안에 도움을 받아 확실하게 용해되고, 용해속도도 빠르다

(6) 이물질이 제거되고, 이물질 제거도 쉬우며, 다른 여과장치는 필요 없다

(7) 이물질은 쓰레기용기로 회수되며, 다른 탄화(炭化)장치로 처리할 수 있다

(8) 합성수지를 유효하게, 게다가 수지에 성질이 변하는 일 없이 회수할 수 있다.

(9)특수한 운송수단을 이용하므로 폐기발포합성수지의 회수효율을 올릴 수 있다.

Claims

용제가 수봉되어 용입되고, 이 수봉된 용제안에 폐기발포합성수지를 투입하여 용해하는 용해조와 이 용해조에서 용해된 혼용액을 수지분과 용제분으로 분리하는 가열분리장치와, 여기서 분리된 용제를 회수하고 저장하는 용제액탱크와, 분리된 수지분을 고형화하는 고형화장치로서, 용해조의 용제안에 투입하여 용해한 폐기발포합성수지의 혼용액을, 가열분리장치로 가열하여 수지분과 용제분으로 분리하고, 이 분리된 용제를 용제액탱크에 저장하여 재사용하는 동시에 분리된 수지분을 고형화장치에 넣어 고형화시켜 재사용하는 것을 특징으로 하는 폐기발포합성수지 재활용시스템.
제1항에 있어서 상기 용해조와 가열분리장치 사이에 혼용액 탱크를 설치하고, 용해조에서 용해한 혼용액을 혼용액탱크에 저장하고, 이 혼용액 탱크에서 혼용액을 가열분리장치에 도입(導入)하는 것을 특징으로 폐기발포합성수지의 재활용시스템
제1항 및 제2항에 있어서 상기 용해조에 용입된 용제는, 하층으로 되어 상층인 수봉층에서 수봉 되어있고, 용해조에는 그 하층의 용제층으로 안내하는 폐기발포합성수지의 공급수단 및 수봉층에 부상(浮上)한 이물질을 제거하는 이물제거방법이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기발포합성수지의 재활용시스템
제3항에 있어서, 상기 폐기발포합성수지의 공급방법은, 통체내(筒體內)에 회전가능하게 설치된 압입 Screw가, 용제층에 도달하게 설치된 것을 특징으로 하는 폐기발포합성수지 재활용시스템
제3항에 있어서, 상기 용해조에는, 이물질 제거방법으로 제거한 이물질을 회수하는 쓰레기용기가 설치되어있는 것을 특징으로 하는 폐기발포합성수지 재활용시스템.
제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 가열분리장치는, 상부가 기화한 용제의 통로로 되어있는 가열관 내부에 Screw가 회전할 수 있게 설치되어있고, 이 가열관 내부에 앞에서 말한 혼용액이 공급되어, 계속 가열되어 Screw에서 혼용되어 출구방향으로 보내지는 동안, 용제는 기화하여 통로를 통해 용제액 탱크로 배출되고, 수지분은 출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 폐기발포합성수지 재활용시스템.
제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 고형화 장치는, 압출기와 냉각수단과, 절단기로 이루어지는 폐기발포합성수지 재활용시스템.
제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 용해조는 주행체에 탑재되어, 폐기발포합성수지는 폐기장에서 그 용해조(溶解槽)에 투입되고, 용해하여 회수하는 것을 특징으로 하는 폐기발포합성수지 재활용시스템.
제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 용제는 n-Propyl Bromide 60%, Propylem Carbonate 35%, 안정제 그 밖에 5%로 이루어진 폐발포 스티롤(Styrol)계 합성수지 용제인 것을 특징으로 하는 폐기합성수지 재활용시스템.