KR20100134489A

KR20100134489A - 폐 발포폴리스티렌의 회수 및 재생의 방법

Info

Publication number: KR20100134489A
Application number: KR20090053665A
Authority: KR
Inventors: 이강선; 박해영; 황치화
Original assignee: 이강선
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2010-12-23

Abstract

본 발명은 일종의 용제를 이용하여 폐 발포폴리스티렌(EPS)을 회수, 재생하는 방법으로써 그 방법으로는 우선 폐 발포폴리스티렌에 섞여 있는 잡질을 제거 후 분쇄를 거쳐 구멍직경이 50∼80mm정도의 스크린 메쉬를 통해 체가름을 하여 취득한 폐 발포폴리스티렌을 MADE (Mixed Aliphatic Dimethyl Esters) 고비등점의 용제에 투입시켜 상온상압 하에 충분히 용해될 수 있도록 교반시켜 용융액을 얻는다. 이렇게 얻은 용융액에 용융액 총 질량의 70∼150％의 물을 유입시켜 분리층을 유도하면 MADE와 폴리스티렌 수지가 분리된다. 그 다음으로 분리된 폴리스티렌 수지를 건조, 분쇄, 제립시킴으로 고품질의 재생 폴리스티렌 수지를 얻을 수 있다.

본 발명의 공정방법은 간단하고 전체 과정이 안정적이고 친환경적이며 대규모 공업화 생산에 적합하다.

MADE (Mixed Aliphatic Dimethyl Esters), 발포폴리스티렌수지, 디메틸 석시네이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 아디페이트, 실리카겔, 규조토, 활성탄, 압력필터, 진공증류.

Description

폐 발포폴리스티렌의 회수 및 재생의 방법 {Methods for retrieving and regenerating waste polystyrene foam}

본 발명은 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 관련되며 특히 일종의 용제를 사용하여 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 관련된다.

발포폴리스티렌은 그 질량이 가볍고 단단하며 완충작용이 있고 습기흡수가 적으며 성형이 쉽고 양호한 내수성, 단열성, 가격이 낮은 등의 특징이 있어 포장, 보온, 방수, 단열, 충격완화 등 영역에 광범위하게 응용되고 있으며 지금 세계적으로 제일 응용이 많이 되는 플라스틱 중의 하나이다. 그러나 쓰고 남은 폐기처분해야 할 폐 폴리스티렌은 노화와 부식이 잘 되지 않는 특징이 있으므로 자연계에서 쉽게 썩지 않으며 쉽게 미생물에 의해 분해되지도 않고 깊게 매립하더라도 지하수자원을 오염하며 토양구조를 파괴하여 곡식작물의 생산량이 줄어들게 한다. 간단히 소각처리를 하면 또 공기 및 대기환경을 심각하게 오염시킨다. 발포폴리스티렌의 회수이용은 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 또 폐기물을 유용하게 만들며 에너지를 절약하므로 세계각국에서 보편적으로 관심을 가지고 있는 문제이다. 폐 폴리스티렌의 회수이용은 대체적으로 세가지 방법이 있다:

(1) 발포폴리스티렌을 직접 회수재생이용을 하는 것이며 예를 들면 용융제립법과 복합 변성수지 방법이다.

(2) 열분해 혹은 촉매 열분해시켜 스티렌, 방향족과 연료유를 만든다.

(3) 용제법으로 폴리스티렌(PS)을 추출회수하여 접착제, 도료 등을 제조한다.

현재 용제법으로 발포폴리스티렌(EPS)을 회수하는데 사용되는 용제는 일반적으로 아세톤, 초산에틸, 크실렌, 클로로벤젠, halohydrocarbon 등이며 이런 용제로 회수한 EPS는 주로 두가지 중요한 문제점을 안고 있다.

(1) 사용되는 용제의 비등점이 낮고 쉽게 휘발되므로 쉽게 불이 붙고 폭발할 수 있어 안전 방면의 잠재해 있는 위험이 있다;

(2) 사용되는 용제는 일반적으로 독성이 강해 인체건강에 영향을 준다.

대한민국 특허 제 10-0869371호 발명의 명칭 ≪폐 발포폴리스티렌 감용방법≫ 의 발명특허에서 일종의 폐 발포폴리스티렌의 회수방법을 공개하였으며 만다린오일을 용제로 사용하여 폐 발포폴리스티렌을 용해시키고 다시 알코올류 혹은 에테르류의 용제를 사용하여 폴리스티렌을 침전시킨다. 그 작업과정은 복잡하며 마찬가지로 비등점이 낮고, 용제로써 사용에 있어 만다린오일은 가격이 너무 비싼 문제점이 존재한다.

본 발명의 한가지 목적은 현존기술의 부족한 부분을 극복하고 일종의 작업이 간단하고 과정이 청결하고 친환경적으로 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 한가지 목적은 일종의 폐 발포폴리스티렌을 회수하여 색상이 좋은 폴리스티렌을 얻는 방법을 제공하는 것이다.

일종의 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법이며 그 특징은 아래와 같다:

(1) 폐 발포폴리스티렌 중의 잡질을 제거한 다음 분쇄를 거친 후 구멍직경이 50∼80mm인 스크린 메쉬를 통해 체가름 한다;

(2) 그 체가름한 폐 발포폴리스티렌을 MADE에 투입하여 상온상압 하에서 믹서하여 충분히 용해시켜 용융액을 얻는다;

(3) 그 다음 용융액에 그 총 질량에 70∼150％의 물을 첨가하여 층이 분리되도록 하여 MADE와 폴리스티렌수지를 분리시킨다;

(4) 분리되어 나온 폴리스티렌 수지에 대해 건조, 분쇄, 제립을 한다.

일종의 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법이며 더 나아가서는 용융액 중에 그 총 질량에 0.8∼10％의 탈색제를 첨가하여 고르게 믹서하여 다시 10∼24시간을 밀봉한다.

본 발명은 아래의 유익한 효과를 가지고 있다:

(1) 사용하는 설비가 간단하고 사용되는 용제는 순환 사용할 수 있으며 원가가 낮으므로 쉽게 공업화 생산을 실현할 수 있다.

(2) 사용하는 용제MADE는 친환경형 용제이므로 전체 생산과정은 친환경형 공정이다.

(3) 이전에 용제를 사용하여 발포폴리스티렌을 회수할 때의 쉽게 불이 붙고 폭발하는 안전 방면의 위험이 잠재해 있는 문제를 해결하였다.

(4) MADE의 회수이용은 내부 작은 순환을 실현할 수 있다.

(5) 회수하여 온 발포폴리스티렌은 다시 재생이용하여 사회의 큰 순환을 실현할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 MADE는 일종의 무색투명한 액체이며 비등점이 비교적 높으며 범위는 196∼225℃사이 이고 MADE는 독성이 낮고 약간의 향이 있으며 인화점(태그밀폐식)이 100℃이므로 MADE는 쉽게 연소하고 폭발하는 물질이 아니다. MADE는 대다수의 유기단량체와 폴리머가 서로 잘 용해가 되고 특히 발포폴리스티렌에 대해서는 아주 강한 용해성이 있어 상온상압 하에서 믹서를 거쳐 매우 빠르게 용해된다. MADE는 디메틸석시네이트, 디메틸 글루타레이트와 디메틸 아디페이트의 혼합물이고 상품화된 MADE는 통상적으로 디메틸 글루타레이트 50∼68％(W％, 아래도 같음), 디메틸 아디페이트 10∼25％와 디메틸석시네이트 10∼20％가 함유되어 있다. MADE생물의 가분해성은 디메틸석시네이트 7일의 생물분해성은 67％이고 디메틸 글루타레이트 7일의 생물분해성은 70％이며 디메틸 아디페이트 7일의 생물분해성은 58％이다. 보통상태에서 MADE는 안정적이며 장기적인 저장이 편리하다. MADE는 물에 미세하게 용해되며 물이 함유된 MADE는 폴리스티렌 수지에 대한 용해도가 낮아지므로 물을 첨가한 상태에서 MADE와 폴리스티렌 수지를 매우 쉽게 분리시킨다. MADE는 위와 같은 물성이 있으므로 MADE가 전통용제 아세톤, 초산에틸, 크실렌, 클로로벤젠, halohydrocarbon 등을 대체하여 EPS를 회수하는 것이 가능하다. 상품화된 MADE는 통상적으로 디메틸 글루타레이트 50∼68％(W％, 아래도 같음), 디메틸 아디페이트 10∼25％와 디메틸석시네이트 10∼20％가 함유되어 있다.

본 발명에서 사용되는 탈색제의 목적은 폴리스티렌의 색을 제거하는 것이며 탈색제는 실리카겔, 규조토, 활성탄 혹은 그 혼합물이다. 여기서 실리카겔을 우선으로 선택하며 그 사용량은 총 재료량의 0.8∼10％을 차지하고 최적의 사용량은 5∼9％이다. 탈색의 시간은 10∼24시간에서 만이 비교적 좋은 탈색효과에 도달하고 동시 탈색제는 여과의 방식으로 분리해 낸다.

본 발명에서 사용되는 물은 분리제이다. 물을 첨가하는 목적은 수지가 MADE속에서의 용해도를 낮추므로 하여 수지와 MADE를 분리시키는 목적을 달성한다. 물의 사용량은 총 재료량의 70∼150％를 차지하며 최적의 사용량은 90∼130％이다. MADE의 비중이 물보다 크므로 석출한 수지와 물은 상층에 있으며 MADE는 하층에 있다. 상층의 물을 제거한 후 폴리스티렌을 회수할 수 있으며 하층에 물이 함유된 MADE는 160∼180℃에서 진공탈수처리를 거치면 순환이용할 수 있다.

아래의 실시예로 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

바람을 이용한 비중법으로 폐 EPS 중의 무거운 잡질 예를 들면 금속, 돌, 기와조각 등을 제거하고 간단한 분쇄를 거친 후 구멍직경이 80mm인 스크린 메쉬를 통 해 체가름을 하여 얻은 깨끗한 EPS 350g을 900g의 MADE가 들어 있는 반응가마에 넣어 상온상압 하에서 믹서하여 용해시키고 용해완료 후 실리카겔을 100g을 첨가하여 다시 고르게 믹서한 다음 12시간 방치한다. 탈색완료 후 재료를 여과하여 여과액 1235g을 얻는다. 여과액에 1400g의 물을 첨가한 후 층이 분리되며 하층은 MADE이고 상층은 물과 폴리스티렌 수지이다. 우선 MADE를 분리해 내고 폴리스티렌과 물은 압력필터설비를 통해 물과 폴리스티렌 수지를 분리하고 분리해낸 폴리스티렌은 건조를 거친 후 분쇄, 제립하여 회백색의 폴리스티렌 수지 325g이 얻어진다. MADE 속의 수분은 진공증류의 방식을 통해 수분을 제거하고 회수된 무수 MADE 890g은 순환이용할 수 있다.

[실시예 2]

바람을 이용한 비중법으로 폐 EPS 중의 무거운 잡질 예를 들면 금속, 돌, 기와조각 등을 제거하고 간단한 분쇄를 거친 후 구멍직경이 80mm인 스크린 메쉬를 통해 체가름을 하여 얻은 깨끗한 EPS 300g을 900g의 MADE가 들어 있는 반응가마에 넣어 상온상압 하에서 믹서하여 용해시키고 용해완료 후 규조토를 120g을 첨가하여 다시 고르게 믹서한 다음 18시간 방치한다. 탈색완료 후 재료를 여과하여 여과액 1185g을 얻는다. 여과액에 1000g의 물을 첨가한 후 층이 분리되며 하층은 MADE이고 상층은 물과 폴리스티렌 수지이다. 우선 MADE를 분리해 내고 폴리스티렌과 물은 압력필터설비를 통해 물과 폴리스티렌 수지를 분리하고 분리해낸 폴리스티렌은 건조를 거친 후 분쇄, 제립하여 회백색의 폴리스티렌 수지 295g이 얻어진다. MADE 속의 수분은 진공증류의 방식을 통해 수분을 제거하고 회수된 무수 MADE 887g은 순환이 용할 수 있다.

[실시예 3]

바람을 이용한 비중법으로 폐 EPS 중의 무거운 잡질 예를 들면 금속, 돌, 기와조각 등을 제거하고 간단한 분쇄를 거친 후 구멍직경이 80mm인 스크린 메쉬를 통해 체가름을 하여 얻은 깨끗한 EPS 300g을 900g의 MADE가 들어 있는 반응가마에 넣어 상온상압 하에서 믹서하여 용해시키고 용해완료 후 활성탄을 50g을 첨가하여 다시 고르게 믹서한 다음 24시간 방치한다. 탈색완료 후 재료를 여과하여 여과액 1185g을 얻는다. 여과액에 800g의 물을 첨가한 후 층이 분리되며 하층은 MADE이고 상층은 물과 폴리스티렌 수지이다. 우선 MADE를 분리해 내고 폴리스티렌과 물은 압력필터설비를 통해 물과 폴리스티렌 수지를 분리한 다음 분리된 폴리스티렌은 건조를 거친 후 분쇄, 제립하여 회백색의 폴리스티렌 수지 296g이 얻어진다. MADE 속의 수분은 진공증류의 방식을 통해 수분을 제거하고 회수된 무수 MADE 891g은 순환이용할 수 있다.

이상 실시예는 본 발명에 대해 상세히 묘사하였지만 실시예로 본 발명에 대해 어떠한 제한을 주는 것은 아니다. 본 기술영역의 기술인원이면 잘 알겠지만 본 발명의 특허청구에서 벗어나지 않는 임의의 수정 혹은 변화는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

폐 발포폴리스티렌 회수 및 재생의 공정흐름도이다.

Claims

일종의 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법이며 그 특징은 아래와 같다:

(1) 폐 발포폴리스티렌 중의 잡질을 제거한 다음 분쇄를 거친 후 구멍직경이 50∼80mm인 스크린 메쉬를 통해 체가름 한다;

(2) 그 체가름한 폐 발포폴리스티렌을 MADE에 투입하여 상온상압 하에서 믹서하여 충분히 용해시켜 용융액을 얻는다;

(3) 그 다음 용융액에 그 총 질량에 70∼150％의 물을 첨가하여 층이 분리되도록 하여 MADE와 폴리스티렌수지를 분리시킨다;

(4) 분리되어 나온 폴리스티렌 수지에 대해 건조, 분쇄, 제립을 한다.
청구항 1에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 더 나아가서는 용융액 중에 그 총 질량에 0.8∼10％의 탈색제를 첨가하여 고르게 믹서하여 다시 10∼24시간을 밀봉하는데 있다.
청구항 2에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 용융액에 그 총 질량의 5∼9％의 탈색제를 첨가하는데 있다.
청구항 2 혹은 3에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 서술한 탈색제는 실리카겔, 규조토, 활성탄 혹은 그 혼합물이다.
청구항 4에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 서술한 탈색제는 실리카겔이다.
청구항 1에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 용융액에 그 총 질량의 90∼130％의 물을 첨가하여 층이 분리되도록 한다.
청구항 2에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 용융액에 그 총 질량의 90∼130％의 물을 첨가하여 층이 분리되도록 한다.
청구항 3에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 용융액에 그 총 질량의 90∼130％의 물을 첨가하여 층이 분리되도록 한다.
청구항 4에서 서술한 폐 발포폴리스티렌을 회수하는 방법에 의거하며 그 특징은 용융액에 그 총 질량의 90∼130％의 물을 첨가하여 층이 분리되도록 한다.