KR20080078125A - Vertical-reciprocating charger and method for making tribo series and calculating work function of plastic using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직왕복형 하전장치의 사시도,1 is a perspective view of a vertical reciprocating charging device according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하전통의 이미지, 2 is an image of a charge tube according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 하전량에 따른 일함수 값을 나타내는 그래프.Figure 3 is a graph showing the work function value according to the amount of charge according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
100: 수직왕복형 하전장치 110: 하전통100: vertical reciprocating charging device 110: charge tube
120: 고정판 130: 구동부120: fixed plate 130: drive unit
131: 회전판 132: 캠축131: rotating plate 132: camshaft
140: 모터 150: 제어기140: motor 150: controller
본 발명은 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하고, 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하기 위해 플라스틱 입자를 하전시키는 수직왕복형 하전장치와, 수직왕복형 하전장치를 이용하여 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하는 방법 및 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하는 방법에 관한 것이다. The present invention establishes a charging sequence between plastics by material, and uses a vertical reciprocating charging device that charges plastic particles to measure a work function value of plastics by material, and a charging sequence between plastics by material using a vertical reciprocating charging device. And a method of measuring the work function of plastics by material.
고유가 시대의 지속과 원자재가격의 상승, EPR(Extended Producer Responsibility : 생산자책임재활용제) 및 교토의정서 발효에 따른 국내 및 국외적 경제여건과 환경규제는 폐플라스틱의 재활용의 필요성을 가중시키고 있다. 국내 폐플라스틱은 매년 약400만 톤이 발생되고 있으나 재활용률이 낮아 많은 양이 매립이나 소각에 의해 처리되고 있다. 폐플라스틱은 혼합재질의 경우 물질재활용 및 재질특성이 저하되어 반드시 재질분리 기술이 개발이 선행되어야 한다. 특히, RPF(Reuse plastic fuel : 폐플라스틱고형연료), 소각, 유화, 물질재생 등의 환경문제와 재질분리 문제점을 원천적으로 해결할 수 있는 PVC 제거 기술개발이 필수적이다. Continued high oil prices, rising raw material prices, EPR (Extended Producer Responsibility), and the entry into force of the Kyoto Protocol, both domestic and international economic conditions and environmental regulations are increasing the need for recycling waste plastics. Domestic waste plastics generate about 4 million tons annually, but due to low recycling rate, a large amount is disposed of by landfill or incineration. In the case of mixed plastics, material recycling technology and material characteristics are deteriorated, so material separation technology must be developed first. In particular, it is essential to develop PVC removal technology that can fundamentally solve environmental problems such as waste plastic fuel (RPF), incineration, emulsification, and material recovery.
폐플라스틱 재활용 대부분 수선에 의해 처리되고 있으나 각 분야별 폐플라스틱 재질 분리기술의 연구가 활발히 진행되어 큰 발전을 이루고 있다. 폐플라스틱을 재자원화할 수 있는 물리적 선별법은 정전선별, 건식 및 습식 비중선별, 부유선별, 색선별 그리고, 분광법 등이 있다. 이 중에서도 정전선별법은 장비의 구성이 간단하고, 경제적이며, 분리효율 및 처리시간이 뛰어난 선별법이다. 이러한 정전선별법은 하전방식에 따라 전도성 물질과 비전도성 물질을 분리할 수 있는 코로나 방전형 과 정전유도형, 전도성 물질과 비전도성 물질뿐만 아니라, 비전도성 물질과 비전도성 물질을 분리할 수 있는 마찰하전형이 있다. Most of the waste plastic recycling is handled by repair, but the research on the separation technology of waste plastic material in each field is actively progressing and making great progress. Physical screening methods to recycle waste plastics include electrostatic screening, dry and wet specific gravity screening, floating screening, color screening, and spectroscopy. Among them, the electrostatic screening method is a screening method that is simple in configuration and economical in equipment, and has excellent separation efficiency and processing time. The electrostatic screening method is a corona discharge type and an electrostatic induction type that can separate conductive and nonconductive materials according to the charging method, as well as a frictional load that can separate nonconductive and nonconductive materials. There is a typical.
마찰하전형 정전선별법은 물질의 일함수(work function) 값 또는 대전서열을 이용한 것으로 입자와 입자간, 입자와 하전장치 간의 마찰 또는 충돌에 의해 반대 극성으로 하전된 물질을 정전기적으로 분리하는 선별법이다. 이러한 마찰하전형 정전선별법은 유형에 따라 진동 형태(vibration type), 사이클론 형태(cyclone type), 유동층 형태(fluidized bed type), 이외에 회전실린더 형태(rotating cylinder type), 허니컴 형태(honeycomb type), 스파이럴강관 정전기(spiral tube charger) 등이 있다. 마찰대전 현상이 처음 기록된 것은 2500년 전임에도 마찰대전 메커니즘은 많은 문헌으로부터 실험조건과 시료의 상태에 따라 그 결과가 다르며, 접촉이라는 순간적 현상을 다루는데 기인하여 마찰대전의 메커니즘 규명과 해석에 많은 어려움을 겪고 있다. 플라스틱 입자의 하전량 측정에 관한 선행연구는 먼저, Mukherjee가 석탄(coal)과 황철석(pyrite)의 유동층내 하전량을 볼 프루브(ball probe)를 이용하여 유체속도, 상대습도 변화에 따라 측정하였으며, Gupta와 Fasso는 사이클론 하전장치에서 글래스 비드(glass beed)의 하전량과 오일 셰일(oil shale), 황철석 입자의 하전량을 패러데이 상자(faraday cage)를 이용하여 측정하였다. The tribostatic electrostatic screening method is a screening method that electrostatically separates charged materials with opposite polarity by friction or collision between particles and particles and between particles and charging devices by using a work function value or charging sequence of a material. . The triboelectric charge screening method is characterized by vibration type, cyclone type, fluidized bed type, rotating cylinder type, honeycomb type, and spiral type. Steel tube static electricity (spiral tube charger). The first time that the triboelectric charging phenomenon was recorded was 2500 years ago, the triboelectric charging mechanism differs according to the experimental conditions and the state of the sample from many literatures, and it is difficult to identify and interpret the triboelectric charging mechanism due to dealing with the instantaneous phenomenon of contact. Are going through. Prior studies on the measurement of the charge of plastic particles, Mukherjee first measured the charge in the fluidized bed of coal and pyrite according to the change of fluid velocity and relative humidity using a ball probe. Gupta and Fasso measured the charge of glass beed, oil shale and pyrite particles in a cyclone charging device using a Faraday cage.
최근에는 플라스틱과 같은 절연체 물질을 대상으로 마찰하전량 측정에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, Pearse와 Yanar는 니켈(Ni), 구리(Cu) 재질의 사이클론 하전장치에서 PVC(Polyvinyl Chloride : 폴리염화비닐), PE(Polyethylene : 폴리에틸렌), Nylon66 재질의 펠릿(pellet) 입자와 PVC, PE 재질의 마찰하전량을 패러데이 상자를 이용하여 측정하였다. 이 외에도 많은 선행연구자들은 하전장치와 하전량 측정 장치를 이용하여 대상 물질의 하전량의 크기와 하전극성을 조사하였다.Recently, research on the measurement of frictional charges has been actively conducted on insulator materials such as plastics.Pearse and Yanar have developed polyvinyl chloride (PVC) in a cyclone charging device made of nickel (Ni) and copper (Cu). ), PE (Polyethylene: Polyethylene), Nylon66 pellet particles (Pellets) and the frictional charge of PVC, PE materials were measured using a Faraday box. In addition, many previous researchers investigated the magnitude of the charge amount and the electrode properties of the target material by using the charge device and the charge amount measuring device.
하지만, 이러한 플라스틱 입자의 하전량 및 하전극성을 측정하는 방법은 경제적이지 못한 단점이 있다. However, there is a disadvantage that the method of measuring the charge amount and the lower electrode property of such plastic particles is not economical.
또한, 플라스틱 입자의 일함수 값의 측정 측면에서 보면, 일반적으로 금속성 입자들의 일함수 값은 직접측정이 가능하지만, 플라스틱과 같은 고분자성 입자들의 일함수 값은 물질의 내부구조는 물론, 물질의 표면 상태와 오염수준, 첨가제 등의 영향으로 직접적 방법에 의한 측정이 힘든 문제점이 있다. In addition, in terms of measuring the work function value of the plastic particles, in general, the work function value of the metallic particles can be directly measured, but the work function value of the polymeric particles such as plastic is not only the internal structure of the material, but also the surface of the material. Due to the influence of the condition, pollution level, additives, there is a problem that the measurement by the direct method is difficult.
본 발명은 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하고, 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하기 위해 플라스틱 입자를 하전시키는 수직왕복형 하전장치를 제공함에 목적이 있다. An object of the present invention is to establish a charging sequence between plastics for each material, and to provide a vertical reciprocating charging device for charging plastic particles to measure a work function value of plastics for each material.
또한, 본 발명은 수직왕복운동하는 하전통을 포함하는 하전장치를 이용하여 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하는 방법을 제공함에 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for establishing a charging sequence between plastics for each material using a charging device including a vertically reciprocating charging cylinder.
또한, 본 발명은 미리 설정된 일함수 값과 플라스틱 입자의 하전량을 이용하여 간접적으로 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하는 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a method for indirectly measuring a work function value of plastic for each material by using a preset work function value and a charge amount of plastic particles.
본 발명에 따른 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하고, 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하기 위한 수직왕복형 하전장치는 플라스틱 입자가 내부에 공급되며, 상기 입자가 마찰 또는 충돌하여 하전되기 위한 하전통, 상기 하전통에 접하여 상기 하전통을 고정하기 위한 고정판 및 상기 고정판을 수직왕복운동시켜 상기 하전통을 진동시키기 위한 구동부를 포함한다. The vertical reciprocating charging device for establishing a charging sequence between plastics for each material according to the present invention and for measuring the work function value of plastics for each material is supplied with plastic particles therein, and the particles are charged to be charged by friction or collision. Traditionally, it includes a fixed plate for fixing the charged tube in contact with the charged tube and a drive unit for vibrating the charged tube by vertically reciprocating the fixed plate.
또한, 본 발명의 수직왕복형 하전장치를 이용한 재질별 플라스틱 간의 대전서열 정립방법은 상기 플라스틱을 파쇄하여 플라스틱 입자를 제조하는 제1단계, 하전통에 상기 입자를 주입하는 제2단계, 상기 하전통의 수직왕복운동에 의해 상기 입자가 상기 하전통의 내부와 마찰 또는 충돌하여 하전되는 제3단계 및 상기 입자의 하전량을 산출하고, 상기 입자의 재질에 따라 상기 하전량을 비교하는 제4단계를 포함한다. 이때, 플라스틱의 대전 서열을 정립하기 위해 사용되는 플라스틱 입자의 재질은 HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP, PET, ABS, PMMA, H-PVC, S-PVC, RUBBER 및 CALIBRE 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하며, 하전통의 재질은 PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA 및 PET 중 적어도 한 가지 이상임이 바람직하다. In addition, the method for establishing a charging sequence between plastics for each material using a vertical reciprocating type charging device of the present invention includes a first step of preparing plastic particles by crushing the plastic, a second step of injecting the particles into a charge tube, and the charge tube. A third step in which the particles are charged by friction or collision with the interior of the charged cylinder by a vertical reciprocating motion of the particle and a fourth step of comparing the charged amounts according to materials of the particles Include. At this time, the material of the plastic particles used to establish the charging sequence of the plastic is HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP, PET, ABS, PMMA, H-PVC, S-PVC, RUBBER and CALIBRE At least two of them are preferable, and the material of the charge tube is preferably at least one of PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA and PET.
또한, 본 발명의 수직왕복형 하전장치를 이용한 재질별 플라스틱의 일함수 값의 측정방법은 상기 플라스틱을 파쇄하여 플라스틱 입자를 제조하는 제1단계, 하전통에 상기 입자를 주입하는 제2단계, 상기 하전통의 수직왕복운동에 의해 상기 입자가 마찰 또는 충돌하여 하전되는 제3단계, 하전된 상기 입자의 하전량을 산출하는 제4단계, 상기 하전통의 재질에 따른 일함수 값을 수평축으로 하고, 하전량을 수직축으로 하는 그래프를 형성하는 제5단계, 상기 하전통의 재질에 따른 일함수 값에 상응하는 위치에 상기 플라스틱 입자의 하전량을 점으로 표시하는 제6단계 및 상기 점들을 선형회귀 방법으로 직선화하고, 상기 수평축과 교차점이 형성될 때까지 상기 직선을 연장하여 일함수 값을 구하는 제7단계를 포함한다. 이때, 플라스틱의 일함수 값 서열을 정립하기 위해 사용되는 플라스틱 입자의 재질은 HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA 및 H-PVC 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하며, 하전통의 재질은 구리, 알루미늄, 스테인리스 및 PTFE 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하다. In addition, the measuring method of the work function value of the plastic by material using the vertical reciprocating charging device of the present invention is a first step of producing plastic particles by crushing the plastic, the second step of injecting the particles into the charge tube, the A third step in which the particles are charged by friction or collision by a vertical reciprocating motion of the charge cylinder, a fourth step of calculating the charge amount of the charged particles, a work function value according to the material of the charge cylinder, A fifth step of forming a graph having the charge amount as a vertical axis, a sixth step of displaying the charge amount of the plastic particles as a point at a position corresponding to a work function value according to the material of the charge tube, and a linear regression method of the points And a seventh step of obtaining a work function value by extending the straight line until the intersection with the horizontal axis is formed. At this time, the material of the plastic particles used to establish the work function value sequence of the plastic is preferably at least two or more of HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA and H-PVC, The traditional material is preferably at least two of copper, aluminum, stainless steel and PTFE.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors will appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직왕복형 하전장치의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수직왕복형 하전장치(100)는 하전량을 측정하고자 하는 플라스틱 입자가 내부에 공급되며, 공급된 플라스틱 입자가 내벽과 마찰 또는 충돌하여 하전되기 위한 하전통(110), 하전통(110)의 상측과 하측에 접하여 하전통(110)을 고정하고, 플라스틱 입자들이 하전통(110)의 외부로 소실되는 것을 방지하기 위한 고정판(120), 고정판(120)을 수직왕복운동시켜 하전통(110)을 상측 및 하측 방향으로 진동시키기 위한 구동부(130)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(130)는 모터(140)에 연결되어 있으며, 모터(140)의 구동에 의해 회전운동하는 회전판(131) 및 일단은 고정판(120)에 연결되고, 타단은 회전판(131)에 연결되어 있으며, 회전판(131)이 회전운동할 때 이를 직선운동으로 변화시켜, 고정판(120)에 수직왕복운동을 부여하는 캠축(132)으로 이루어져 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 수직왕복형 하전장치(100)는 회전판(131)의 분당 회전수를 제어하는 제어기(150)를 더 포함할 수 있다. 1 is a perspective view of a vertical reciprocating charging device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the vertical reciprocating
본 발명의 실시예에 따른 수직왕복형 하전장치(100)는 재질별로 플라스틱 입자를 하전시켜 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하며, 일함수 값을 측정할 수 있다. The vertical reciprocating
이때, 본 발명의 실시예에 따르면, 플라스틱 입자의 일함수 값을 측정하기 위해 사용되는 플라스틱 입자는 HDPE(High Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), GPPS(General Purpose Polystyrene), HIPS(High Impact Polystyrene), CO-PP(Co Polystyrene), PET(Polyethylene Terephthalate), ABS(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene), PMMA(Polymethyl Methacrylate) 및 H- PVC(H-Poly Vinyl Chloride) 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the plastic particles used to measure the work function value of the plastic particles are HDPE (High Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), GPPS (General Purpose Polystyrene), HIPS (High Impact) Polystyrene (CO-PP), Co Polystyrene (CO-PP), Polyethylene Terephthalate (PET), Acrylonitrile, Butadiene, Styrene (ABS), Polymethyl Methacrylate (PMMA) and H-Poly Vinyl Chloride (H-PVC) are preferred. .
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 플라스틱 입자의 일함수 값을 측정하기 위해 사용되는 하전통(110)의 재질은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 스테인리스(Stainless) 및 PTFE(Polytetrafluoroethylene : teflon) 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the material of the
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 플라스틱 입자의 대전서열을 정립하기 위해 사용되는 플라스틱 입자의 재질은 HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP(Homo Polystyrene), PET, ABS, PMMA, H-PVC, S-PVC(S-Poly Vinyl Chloride), RUBBER 및 CALIBRE 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the material of the plastic particles used to establish the charging sequence of the plastic particles is HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP (Homo Polystyrene), PET, ABS, At least two or more of PMMA, H-PVC, S-PVC (S-Poly Vinyl Chloride), RUBBER, and CALIBER are preferable.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 플라스틱 입자의 대전서열을 정립하기 위해 사용되는 하전통(110)의 재질은 PTFE, PVC, PP(Polystyrene), HDPE, PS(Impact Polystyrene), ABS, PMMA 및 PET 중 적어도 한 가지 이상임이 바람직하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the material of the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 재질의 하전통을 이미지로 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에서는 하전통(110)을 두 개 구비하고 있는 수직왕복형 하전장치(100)를 도시하고 있지만, 본 발명에 따른 하전통(110)은 적어도 1개 이상 구비됨이 바람직하다. 그 이유는 하전통(110)을 많이 구비할수록 플라스틱 입자를 하전시키는 과정을 동시에 수행할 수 있어, 작업시간을 단축할 수 있기 때문이다.2 is an image showing a charge tube of various materials according to an embodiment of the present invention. In the exemplary embodiment of the present invention, the vertical reciprocating
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수직왕복형 하전장치(100)를 이용하여 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하는 방법 및 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하는 방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method of establishing a charging sequence between plastics for each material and a method of measuring a work function value of plastics for each material by using the vertical reciprocating
본 발명의 제1실시예에 따른 수직왕복형 하전장치(100)를 이용하여 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하는 방법은, 우선 재질에 따른 플라스틱 입자를 파쇄하여 플라스틱 입자를 제조한다. 이때, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 파쇄된 플라스틱 입자의 입자크기는 3.8mm 내지 4.0mm임이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라스틱 입자의 재질은 HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP, PET, ABS, PMMA, H-PVC, S-PVC, RUBBER 및 CALIBRE 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하다. In the method of establishing the charging sequence between plastics for each material by using the vertical reciprocating
재질에 따라 파쇄된 플라스틱 입자는 수직왕복형 하전장치(100)의 하전통(110)에 주입하는데, 본 발명의 제1실시예에 따른 하전통(110)은 적어도 1개 이상임이 바람직하며, 하전통(110)의 재질은 PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA 및 PET중 적어도 한 가지 이상임이 바람직하다.Plastic particles crushed according to the material is injected into the
하전통(110)에 플라스틱 입자가 주입되면, 플라스틱 입자가 외부로 소실되지 않도록 하전통(110)의 상측 및 하측에서 고정판(120)을 접지시킨 후, 고정판(120)에서 하전통(110)의 방향으로 압력을 가하여 하전통(110)을 고정한다. 이때, 본 발명의 제1실시예에 따른 고정판(120)은 회전운동하는 회전판(131)과 캠축(132)으로 연결되어 있으며, 회전판(131)은 모터(140)와 연결되어 있다. When the plastic particles are injected into the charged
고정판(120)이 고정된 하전통(110)에 진동을 부여하기 위해 모터(140)를 가동시키는데, 본 발명의 제1실시예에 따라 모터(140)가 가동하게 되면 회전판(131)은 회전운동을 하게 되고, 회전판(131)과 연결되어 있는 캠축(132)은 회전판(131) 의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 고정판(120)을 수직왕복운동시킨다. 이때, 본 발명의 제1실시예에 다르면, 회전판(131)이 회전운동할 때, 분당 회전수(rpm)는 200rpm 내지 250rpm임이 바람직하다.The
고정판(120)의 수직왕복운동에 의해 하전통(110)은 진동하게 되고, 이로 인해 하전통(110) 내부에 존재하는 플라스틱 입자는 하전통(110)의 내부와 마찰 또는 충돌하여 하전된다. 이때, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 하전통(110)에서 하전통(110)의 내부와 마찰 또는 충돌하는 플라스틱 입자의 채류시간은 4분 내지 6분임이 바람직하다. The charged
하전통(110)의 내부에서 마찰 또는 충돌에 의해 하전된 플라스틱 입자의 하전량을 구하고, 플라스틱의 재질에 따라 하전량을 비교한다. 이때, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 플라스틱 입자의 하전량을 구할 때 패러데이 상자를 이용할 수 있다. The charge amount of the plastic particles charged by friction or collision in the
본 발명의 제1실시예에 따르면, 수직왕복형 하전장치(100)를 사용하여, 플라스틱 입자를 하전시킬 때, 상대습도 및 분위기 온도는 각각 20% 내지 25% 및 20℃ 내지 23℃임이 바람직하다. According to the first embodiment of the present invention, when the plastic particles are charged using the vertical reciprocating
본 발명에 따르면, 재질별 플라스틱 입자 간의 대전서열은 모든 하전통의 재질(PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA 및 PET)에서 H-PVC, S-PVC, COPP, HOMO-PP, LDPE, HDPE, PET, RUBBER, HIPS, CALIBRE, ABS, GPPS 및 PMMA의 순서로 양극화된다. 즉, H-PVC, S-PVC, COPP, HOMO-PP, LDPE, HDPE, PET, RUBBER, HIPS, CALIBRE, ABS, GPPS 및 PMMA에서 왼쪽으로 갈수록 (-)극성으로 대전되는 경향이 나 타나고, 오른쪽으로 갈수록 (+)극성으로 대전되는 경향이 나타난다. According to the present invention, the charging sequence between the plastic particles for each material is H-PVC, S-PVC, COPP, HOMO-PP, in all material of the charge transfer (PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA and PET) Polarized in the following order: LDPE, HDPE, PET, RUBBER, HIPS, CALIBER, ABS, GPPS and PMMA. In other words, H-PVC, S-PVC, COPP, HOMO-PP, LDPE, HDPE, PET, RUBBER, HIPS, CALIBER, ABS, GPPS, and PMMA tend to be negatively charged toward the left. To the right, there is a tendency to be positively charged.
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 수직왕복형 하전장치를 이용하여 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하는 방법은, 미리 설정된 물질의 일함수 값과 이와 대전하는 물질의 하전량을 이용하여 간접적으로 일함수 값을 측정하는 방법이다. On the other hand, the method of measuring the work function value of the plastic for each material by using the vertical reciprocating type charging device according to the second embodiment of the present invention, by using the work function value of the material and the amount of charge of the material charged in advance It is a method of measuring work function values indirectly.
그 순서를 살펴보면, 우선 재질에 따른 플라스틱 입자를 파쇄하여 플라스틱 입자를 제조한다. 이때, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 파쇄된 플라스틱 입자의 입자크기는 3.8mm 내지 4.0mm임이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라스틱 입자의 재질은 HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA 및 H-PVC 중 적어도 두 가지 이상임이 바람직하다.Looking at the order, first, by crushing the plastic particles according to the material to produce a plastic particle. At this time, according to the second embodiment of the present invention, the particle size of the crushed plastic particles is preferably 3.8mm to 4.0mm. In addition, the material of the plastic particles according to the second embodiment of the present invention is preferably at least two or more of HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA and H-PVC.
재질에 따라 파쇄된 플라스틱 입자는 수직왕복형 하전장치(100)의 하전통(110)에 주입한다.The plastic particles crushed according to the material is injected into the
고정판(120)의 수직왕복운동에 의해 하전통(110)은 진동하게 되고, 이로 인해 하전통(110) 내부에 존재하는 플라스틱 입자는 하전통(110)의 내부와 마찰 또는 충돌하여 하전된다. 이때, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 하전통(110)에서 하전통(110)의 내부와 마찰 또는 충돌하는 플라스틱 입자의 채류시간은 4분 내지 6분임이 바람직하다. The charged
하전통(110)의 내부에서 마찰 또는 충돌에 의해 하전된 플라스틱 입자의 하전량을 구한다. 이때, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 플라스틱 입자의 하전량을 구할 때 패러데이 상자를 이용할 수 있다. The amount of charge of the plastic particles charged by friction or collision in the
본 발명의 제2실시예에 따르면, 수직왕복형 하전장치(100)를 사용하여, 플라스틱 입자를 하전시킬 때, 상대습도 및 분위기 온도는 각각 20% 내지 25% 및 20℃ 내지 23℃임이 바람직하다. According to the second embodiment of the present invention, when the plastic particles are charged using the vertical reciprocating
다음으로, 하전통(110)의 재질에 따른 일함수 값을 수평축(X축)으로 하고, 하전량을 수직축(Y축)으로 하는 그래프를 형성한다. 이때, 하전통(110)은 이미 알고 있는 물질로 이루어지는데, 본 발명의 제2실시예에 따른 하전통의 재질은 알루미늄, 구리, 스테인리스 및 PTFE 이며, 일함수 값은 각각 4.28eV, 4.65eV, 4.65eV 및 5.75eV이다. Next, a graph is formed in which the work function value according to the material of the
그래프로부터 하전통(110)의 재질에 상응하는 각각의 위치에 플라스틱 입자의 하전량을 점으로 표시한다. 이러한 점들은 선형회귀 방법으로 직선화하며, 직선과 수평축과 만나는 지점이 플라스틱 입자의 일함수 값이 된다. From the graph, the charge amount of the plastic particles at each position corresponding to the material of the
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라스틱 입자의 하전량에 따른 일함수 값을 그래프로 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 미리 설정된 값인 구리, 스테인리스 및 PTFE의 일함수 값을 수평축(X축)으로 하고, 하전량 값을 수직축(Y축)으로 한다. 그리고, HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA 및 H-PVC의 재질로 이루어진 플라스틱 입자를 알루미늄, 구리, 스테인리스 및 PTFE로 이루어진 하전통(110)에 주입하여 하전시킨 후, 각각의 하전량 값을 구리, 스테인리스 및 PTFE의 일함수 값에 상응하는 위치에 점으로 표시한다. 표시된 점들은 선형회귀법을 이용하여 직선화하고, 재질에 따른 플라스틱 입자의 하전량 값을 의미하는 직선과 수평축과 만나는 지점이 이러한 플라스틱 입 자의 일함수 값이 된다. 3 is a graph showing the work function value according to the charge amount of the plastic particles according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, according to the second embodiment of the present invention, the work function values of copper, stainless steel, and PTFE which are preset values are set to the horizontal axis (X axis), and the value of the charge amount is the vertical axis (Y axis). . Then, the plastic particles made of a material of HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA and H-PVC are charged and charged into a
이때, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 재질에 따른 플라스틱 입자의 일함수 값 서열은 H-PVC, CO-PP, LDPE, HDPE, PET, HIPS , ABS 및 PMMA의 순서이며, 각각의 일함수 값은 5.32eV, 5.04eV, 4.92eV, 4.77eV, 4.42eV, 4.31eV, 4.08eV 및 3.72eV이다. 이때, 본 발명에 따른 H-PVC, CO-PP, LDPE, HDPE, PET, HIPS , ABS 및 PMMA의 바람직한 일함수 값은 각각 5.2eV 내지 5.4eV, 5.0eV 내지 5.1eV, 4.7eV 내지 4.9eV, 4.4eV 내지 4.6eV, 4.2eV 내지 4.39eV, 3.9eV 내지 4.1eV 및 3.6eV 내지 3.8eV이다.At this time, according to the second embodiment of the present invention, the work function value sequence of the plastic particles according to the material is in the order of H-PVC, CO-PP, LDPE, HDPE, PET, HIPS, ABS and PMMA, each work function Values are 5.32 eV, 5.04 eV, 4.92 eV, 4.77 eV, 4.42 eV, 4.31 eV, 4.08 eV and 3.72 eV. At this time, the preferred work function values of H-PVC, CO-PP, LDPE, HDPE, PET, HIPS, ABS, and PMMA according to the present invention are 5.2 eV to 5.4 eV, 5.0 eV to 5.1 eV, 4.7 eV to 4.9 eV, 4.4 eV to 4.6 eV, 4.2 eV to 4.39 eV, 3.9 eV to 4.1 eV and 3.6 eV to 3.8 eV.
재질별 플라스틱 간의 일함수 값 차가 크면 클수록 서로 반대 극성의 하전량이 높을 것이며 일함수 값 차가 작을수록 반대 극성의 하전량이 낮아진다. 이와 같이 본 발명에 따라 정립된 플라스틱의 일함수 값은 플라스틱의 하전극성과 하전크기를 예측할 수 있는 기초자료로 활용된다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 PVC, CO-PP, LDPE, HDPE의 재질이 금속의 하전물질(알루미늄, 구리 및 스테인리스)에 비해 (-)극성으로 대전되는 것은 이들의 페르미 준위가 금속의 페르미 준위에 비해 아래에 위치하여 금속으로부터 전자가 플라스틱의 acceptor로 도달하게 되며, 반대로, HIPS, PET, ABS, PMMA의 재질이 금속의 하전물질에 비해 (+)로 대전되는 것은 플라스틱의 페르미 레벨이 금속의 페르미 레벨보다 상대적으로 위에 위치하여 플라스틱의 donor 상들로부터 금속으로 전자를 잃고 (+)로 대전되기 때문이다. The larger the difference in work function value between plastics by material is, the higher the charges of opposite polarity are. The smaller the difference in work function is, the lower the charge amount of opposite polarity is. As described above, the work function value of the plastic established according to the present invention is used as basic data for predicting the lower electrode property and the charge size of the plastic. In addition, the materials of PVC, CO-PP, LDPE, and HDPE according to the second embodiment of the present invention are charged with (-) polarity as compared to metal charged materials (aluminum, copper, and stainless steel). It is located below the Fermi level of, and electrons from the metal reach the plastic acceptor. On the contrary, the material of HIPS, PET, ABS, and PMMA is positively charged compared to the metal charged material. This is because it is located relatively above the Fermi level of the metal and loses electrons from the donor phases of the metal to the metal and is positively charged.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, but is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
예를 들어, 플라스틱의 대전서열을 정립하기 위해 사용되는 플라스틱 입자와 하전통의 재질을 DPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP, PET, ABS, PMMA, H-PVC, S-PVC, RUBBER 및 CALIBRE와, PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA 및 PET 외에 다른 재질을 사용할 수 있다. For example, the plastic particles and charge transfer materials used to establish the charging sequence of the plastic are DPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, HOMO-PP, PET, ABS, PMMA, H-PVC, S- Other materials may be used besides PVC, RUBBER and CALIBER, PTFE, PVC, PP, HDPE, PS, ABS, PMMA and PET.
또한, 플라스틱의 일함수 값을 측정하기 위해 사용되는 플라스틱 입자와 하전통의 재질을 HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA 및 H-PVC와, 구리, 알루미늄, 스테인리스 및 PTFE 외에 다른 재질을 사용할 수 있다. In addition, the plastic particles used to measure the work function values of plastics and the materials of the charge transfer are HDPE, LDPE, GPPS, HIPS, CO-PP, PET, ABS, PMMA and H-PVC, copper, aluminum, stainless steel and Other materials besides PTFE can be used.
본 발명의 재질별 플라스틱 간의 대전서열을 정립하고, 재질별 플라스틱의 일함수 값을 측정하기 위한 수직복형 하전장치는 장치의 구성이 간단하여 경제적인 효과가 있다.The vertical double charge device for establishing a charging sequence between plastics for each material of the present invention and for measuring the work function value of plastics for each material has an economical effect due to the simple configuration of the device.
또한, 본 발명의 수직왕복형 하전장치는 플라스틱 입자를 하전시키는 하전통을 다수개 구비할 수 있으므로, 플라스틱 입자를 하전시킴에 있어 처리속도가 빠른 효과가 있다. In addition, the vertical reciprocating type charging device of the present invention can be provided with a plurality of charge cylinders for charging the plastic particles, there is an effect that the processing speed is faster in charging the plastic particles.
또한, 본 발명의 재질별 플라스틱 간의 대전서열 정립방법은 다양한 재질의 플라스틱 입자와 하전물질(하전통)을 이용함으로써, 오차가 거의 없이 대전 서열을 정립할 수 있는 장점이 있다. In addition, the charging sequence establishing method between plastics for each material of the present invention has advantages in that the charging sequence can be established with almost no error by using plastic particles and charged materials (charged transfer materials) of various materials.
또한, 본 발명의 재질별 플라스틱의 일함수 값 측정방법은 미리 설정된 일함수 값과 플라스틱 입자의 하전량을 이용하는 간접적인 방법이므로, 직접적인 방법으로 일함수 값의 측정이 곤란한 플라스틱 입자의 일함수 값을 구할 수 있는 효과가 있다. In addition, the method of measuring the work function value of the plastics for each material of the present invention is an indirect method using a predetermined work function value and the amount of charge of the plastic particles, and thus it is difficult to directly measure the work function value of the plastic particles. There is an effect available.
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KR20070017763A KR20080078125A (en) | 2007-02-22 | 2007-02-22 | Vertical-reciprocating charger and method for making tribo series and calculating work function of plastic using the same |
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---|---|---|---|---|
KR101402642B1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-06-27 | 한국지질자원연구원 | Separation method of ELV(End of Life Vehicle) radiator plastic(PP glass, Nylon) using triboelectrostatic separation |
KR20190033043A (en) | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 포항공과대학교 산학협력단 | Electrodeless measuring apparatus for electrode mobility, Electrodeless measuring apparatus for hole mobility, Electrodeless measuring method for electrode mobility and Electrodeless measuring method for hole mobility |
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2007
- 2007-02-22 KR KR20070017763A patent/KR20080078125A/en not_active Application Discontinuation
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