KR20140077505A

KR20140077505A - Pvb 필름의 재활용 방법 및 상기 방법으로 재활용된 pvb 필름을 이용한 핫멜트

Info

Publication number: KR20140077505A
Application number: KR1020120146389A
Authority: KR
Inventors: 심종우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-24
Also published as: KR101439133B1

Abstract

본 발명은 PVB 필름의 재활용 방법 및 핫멜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐 자동차에서 전면유리를 회수하는 제1단계, 상기 회수된 전면유리를 선별하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 제2단계 및 상기 분리된 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 제3단계를 포함하여, 자동차의 폐 전면유리로부터 PVB 필름을 효율적으로 재활용하는 방법 및 상기 방법으로 재활용된 PVB 필름을 이용하여 접착 강도가 우수하고 제작 비용이 저렴한 핫멜트에 관한 것이다.

Description

PVB 필름의 재활용 방법 및 상기 방법으로 재활용된 PVB 필름을 이용한 핫멜트{Recycling method of PVB film and Hot-Melt using recycled PVB film thereby}

본 발명은 PVB 필름의 재활용 방법 및 핫멜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 폐 전면유리로부터 PVB 필름을 효율적으로 재활용하는 방법 및 상기 방법으로 재활용된 PVB 필름을 이용하여 접착 강도가 우수하고 제작 비용이 저렴한 핫멜트에 관한 것이다.

자동차 전면유리의 경우 PVB (PolyVinyl Butyral, 폴리비닐 부티랄) 필름이 삽입되어 있는데, 자동차의 내구 수명이 다하여 차량을 폐차할 경우에는 자동차의 폐 전면유리를 따로 분리하여 이를 재활용하고 있다.

즉, 자동차의 폐 전면유리를 재활용하기 위해서는 1차적으로 유리와 PVB 필름을 선별하게 되고, 이렇게 선별된 폐 전면유리에서 PVB 필름을 제거하고 남은 폐 유리를 재활용 유리로 판매가 이루어지고 있다.

이와 같이 자동차 폐 전면유리에서 PVB 필름을 제거하고 유리를 재활용하기 위하여 유리를 기계적으로 선별하는 장치는 이미 공개되어 있다.

폐 전면유리에서 PVB 필름과 폐유리를 선별하는 선행기술로, 출원번호 1994-0028859 및 출원번호 1996-0061393 등이 있으나, 이와 같은 선행기술들은 기계적인 방법만을 이용하여 PVB 필름과 폐 유리를 분리하고 있기 때문에 PVB 필름 내에 폐 유리가 일부 잔존하고 있거나 또는 접착성이 있는 PVB 필름의 특성상 지속적인 마찰력을 이용하지 않고 한번의 고압을 이용할 경우 PVB 필름에 포함된 미립 유리가 모두 제거되지 않는다는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 폐 PVB 필름의 경우 원재료가 고가임에도 불구하고 폐 PVB 필름을 회수하기 위한 목적으로 사용되고 있는 기술이 없을 뿐만 아니라, 회수된 폐 PVB 필름에는 일부 폐 유리가 잔존하고 있어 재활용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이다.

즉, 위와 같은 종래기술의 경우 폐 유리의 회수에 주된 목적이 있기 때문에, 선별된 PVB 필름 내에서 폐 유리가 잔존(중량비 2~4%)하고 있으며, 이를 다시 필름이나 고분자 제품으로는 재활용이 어려워 시멘트 킬튼의 열원으로 이용되기도 하였으나, 그나마 폐 PVB 필름의 열원활용의 경우 법적 기준이 강화되면서 PVB 필름 자체의 처리조차 어려운 실정이다.

한편, PVB 필름을 재활용하는 기술로 폐 전면유리에서 유리와 PVB 필름을 분리시키는 것이 아닌, 자동차 전면유리 등의 제조 공정상 발생되는 잔존유리가 없는 깨끗한 스크랩 조각 등을 이용한 재활용 기술이 제시되어 있지만(출원번호 2009-0132892, 2002-0083326 등), 이미 유리와 PVB 필름이 혼합되어 있는 폐 전면유리에서 잔존유리를 제거하고 PVB 필름을 회수하거나 재활용하는 기술은 공개되거나 사용되고 있지 않는 실정이다.

그 이유는 현재 상용화된 선별장치의 경우, 회수된 폐 PVB 필름 내에 잔존유리로 인하여 플라스틱 제품으로 재활용할 경우 외관품질이 나빠지거나 물성의 결점으로 작용하게 되고 특히, 투명 필름으로 재활용할 경우에는 잔존 폐유리가 육안에 보이게 되어 제품으로의 가치가 떨어지는 등의 문제가 있기 때문이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 자동차의 폐 전면유리를 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 과정에서 발생되는 폐 PVB 필름에 잔존하는 유리를 효과적으로 제거하는 PVB 필름의 재활용 방법 및 이와 같이 재활용 된 PVB 필름을 이용한 핫멜트를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 PVB 필름의 재활용 방법은, 폐 자동차에서 전면유리를 회수하는 제1단계; 상기 회수된 전면유리를 선별하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 제2단계; 및 상기 분리된 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 제3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2단계는 기계적 방법에 의하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 것이 좋으며, 상기 기계적 방법은 저속분쇄기, 마쇄기, 압출롤 및 블로우를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계는 마찰 회전 장치를 이용하여 상기 분리된 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 것을 특징으로 하며, 상기 마찰 회전 장치를 이용한 부착유리 및 미립유리의 제거 방법은, 프로펠러가 설치된 회전통 내에 PVB 필름을 투입하는 단계; 수조 내에 세정액을 투입하는 단계; 상기 회전통이 상기 수조에 잠기도록 하고, 이를 통해 상기 수조 내에 저장된 세정액이 상기 회전통의 드레인홀을 통해 유입되도록 하는 단계; 상기 프로펠러를 회전시켜 상기 프로펠러와 PVB 필름 사이의 마찰력에 의하여 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 단계; 및 상기 회전통과 수조를 분리시키고 부착유리 및 미립유리가 제거된 PVB 필름을 회수하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명인 PVB 필름을 이용한 핫멜트는, 상기와 같은 방법에 의하여 선별된 PVB 필름, 에틸렌초산비닐공중합수지(EVA) 및 접착수지를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.

상기 PVB 필름을 이용한 핫멜트는, PVB 필름 15 내지 20 중량%, 상기 에틸렌초산비닐공중합수지 30 내지 35 중량% 및 접착수지 50 중량% 를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하며, 상기 접착수지는 로진계, 테르핀수지, 쿠마론인덴수지 및 석유수지 중 하나 이상인 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 폐차되는 차량에서 폐 전면유리를 수거하여 폐 유리와 폐 PVB 필름으로 분리하여 각각의 재료를 재활용 할 수 있을 뿐만 아니라, 잔존 유리 및 미세 유리가 혼합되지 않은 순수한 PVB 필름만을 선별하여 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 순수한 PVB 필름을 선별하여 재활용 할 수 있으므로 가격이 비싼 PVB 필름의 사용을 줄일 수 있음은 물론, 종래와 같이 폐 유리가 혼합된 PVB 필름을 폐기하지 않아도 되므로 별도의 PVB 필름 폐기 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 각각 분리된 폐 유리 및 폐 PVB 필름을 재활용 함으로써 경제적인 이익을 도모할 수 있으며, 재활용 된 PVB 필름을 이용하여 핫멜트를 제조할 수 있으므로 원재료 절감 및 폐 PVB 필름의 고부가가치화를 가능하게 한다.

도 1 은 본 발명과 같은 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하지 않은 종래의 PVB 필름을 도시한 사진.
도 2 는 본 발명에 따라 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거한 상태의 재활용 가능한 PVB 필름을 도시한 사진.
도 3 은 본 발명에 사용되는 마찰 회전 장치를 나타내는 도면.
도 4 는 본 발명에 사용되는 마찰 회전 장치의 분리 후의 수조 상태를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

자동차 전면유리의 경우 PVB (PolyVinyl Butyral, 폴리비닐 부티랄) 필름이 삽입되어 있어 이를 재활용하기 위해서는 1차적으로 유리와 PVB 필름을 선별한 후, 이렇게 선별된 폐 전면유리에서 회수된 폐 유리의 경우 재활용 유리로 판매가 이루어지고 있다.

하지만 폐 PVB 필름의 경우 원재료가 고가임에도 불구하고 회수된 폐 PVB 필름에는 일부 폐유리가 잔존하고 있어 재활용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이어서, 본 발명에서는 폐 전면유리의 선별시 발생되는 폐 PVB 필름을 실제로 재활용하기 위한 전처리 방법 및 이렇게 전처리 된 폐 PVB을 재활용하기 위한 방법을 제안하고자 한다.

본 발명인 PVB 필름의 재활용 방법은, 폐 자동차에서 전면유리를 회수하는 제1단계; 상기 회수된 전면유리를 선별하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 제2단계; 및 상기 분리된 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 제3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래의 선행기술들의 경우, 폐 전면유리에 존재하는 PVB 필름을 재활용하는 목적이 아니라 전면유리 중에서 유리만을 재활용하는 것을 주된 목적으로 하고 있기 때문에, 도 1 에 도시된 바와 같이 분리된 PVB 필름에는 부착유리 및 미립유리들이 약 2~4 중량% 정도 잔존하고 있는 실정이었다.

이에 따라 부착유리 및 미립유리들이 포함되어 있는 PVB 필름은 재활용되지 못하였으며, 이를 폐기하기 위한 별도의 비용이 소요되는 등 자원의 낭비 및 비용과다 등의 문제가 있었다.

그러나 도 2 에 도시된 본 발명에 따르면, 폐 전면유리에서 유리와 PVB 필름을 1차적으로 선별한 후, 선별된 PVB 필름에 포함된 약 2~4 중량% 의 부착유리 및 미립유리를 추가적으로 제거하여 순수한 PVB 필름을 얻을 수 있으므로, PVB 필름의 재활용을 가능하게 하였다.

폐 전면유리에서 유리와 PVB 필름을 1차적으로 분리 및 선별하는 방법으로는 기계적 방법에 의하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 것이 좋으며, 상기 기계적 방법으로는 저속분쇄기(크러셔), 마쇄기(햄머밀), 압출롤 및 블로우(에어) 등의 방법을 조합하여 선별하는 것이 바람직하다.

이와 같은 기계적 선별 과정이 끝나면 선별된 유리는 별도로 모아져 재활용 될 수 있으나, 도 1 에 도시된 바와 같은 PVB 필름은 전면유리 제작시 고압으로 PVB 필름과 유리가 접착되어 있기 때문에 PVB 필름에 부착된 유리는 잘 떨어지지 않을 뿐만 아니라 PVB 필름 표면에 325㎛이하의 미립유리도 묻어있어 폐 PVB 필름은 재활용이 되지 못하고 전량 지정처리(소각) 되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명에서는 마찰 회전 장치를 이용하여 PVB 필름에 포함된 유리를 제거하고 순도를 높여 PVB 필름을 재활용하고자 하는 것을 주된 특징으로 하고 있으며, 본 발명에 사용되는 마찰 회전 장치는, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 폐 PVB 필름이 투입구(11)를 통해 투입되어 스텝 모터(50)를 통해 회전되고, 분리 후 세정액만 별도로 드레인될 수 있도록 드레인홀(12)이 전체적으로 형성된 원통형상의 회전통(10)과; 상기 회전통(10)이 고정된 축에 결합되어 회전하면서 폐PVB 필름과 잔존유리를 분리하는 프로펠러(20)와; 상기 회전통(10)이 잠기도록 형성되며, 세정액을 저장한 채 상기 회전통(10)의 저부에 위치하는 수조(30)와; 상기 수조(30)를 상승 또는 하강시키는 리프트장치(40)와; 상기 회전통(10)을 회전 구동시키는 스텝 모터(50)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 회전통(10)에 형성된 드레인홀(12)은 펀칭(punching) 공법을 통해 회전통(10) 전체에 걸쳐 형성되어 있는 바, 상기 드레인홀(12)의 배열 형상은 종, 횡방향으로 등간격마다 연속적으로 홀이 반복되는 배열 구조를 이루고 있다.

이는 세정액이 드레인홀(12)을 통해 빠른 시간 내에 전체적으로 골고루 드레인되도록 하기 위함이다.

한편, 상기 수조(30)의 하단부에는 세정액 배출구(31)가 형성되어 이를 통해 세정액을 배출시킬 수 있도록 되어 있으며, 미설명 부호 60은 히터코어로서, 상기 수조(30) 내의 세정액을 항상 일정한 온도로 유지시키는 기능을 하게 된다.

위와 같은 마찰 회전 장치를 이용한 부착유리 및 미립유리의 제거 방법은, 프로펠러가 설치된 회전통 내에 PVB 필름을 투입하는 단계; 수조 내에 세정액을 투입하는 단계; 상기 회전통이 상기 수조에 잠기도록 하고, 이를 통해 상기 수조 내에 저장된 세정액이 상기 회전통의 드레인홀을 통해 유입되도록 하는 단계; 상기 프로펠러를 회전시켜 상기 프로펠러와 PVB 필름 사이의 마찰력에 의하여 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 단계; 및 상기 회전통과 수조를 분리시키고 부착유리 및 미립유리가 제거된 PVB 필름을 회수하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 마찰 회전 장치를 이용하여 실제로 PVB 필름에 부착된 잔존유리를 제거하는 실험 결과는 다음과 같다.

- 1회 투입된 PVB 필름의 양 : 30kg

- 회전통의 회전 속도 : 100 ~ 120 rpm

- 프로펠러의 회전 속도 : 1200 ~ 1300 rpm

- 세정액 : 상온(23℃)의 물

마찰 회전 시간	PVB 필름 내 유리 잔존량 (중량%)
0분	3.8%
5분	1.5%
10분	0.97%
15분	0.38%
20분	0.18%
25분	0.18%
30분	0.18%

즉, 본 발명에 따르는 마찰 회전 장치를 이용하여 실험한 결과, 기계적 선별과정을 마친 잔존유리가 포함된 PVB 필름을 마찰 회전 장치를 이용하여 20분 전처리를 실시하는 것이 유리제거 효율이 0.18%로 최적화되는 것을 확인하였다.

20분 미만으로 처리할 경우에는 PVB 필름 내 유리 잔존량이 많았으며, 20분 초과하여 처리할 경우에는 20분 처리한 경우와 마찬가지로 PVB 필름 내 유리 잔존량이 최하 수준으로 유지되는 특성을 보였기 때문에, 상기와 같은 마찰 회전 장치의 처리 시간은 약 20분 가량인 것이 가장 바람직하며, 이를 통하여 폐 PVB 필름 내 유리잔존량이 0.18% 이하로 핫멜트로의 재활용이 가능한 폐 PVB 필름을 얻을 수 있게 된다.

나아가, 위와 같은 과정을 통하여 얻은 PVB 필름은 기타 재료와 혼합되어 핫멜트를 제조하기 위한 원료로 재활용되는 것이 바람직하다.

핫멜트(Hot-Melt)란, 물이나 용제를 전혀 사용하지 않고 100% 열가소성 수지(Thermoplastic-resin)를 사용하여 고온에서 액상으로 피착제에 도포, 압착 후 수초내에 냉각 고화되면서 접착력을 발휘하는 열용융 접착제로서, 다른 접착제들에 비하여 건조과정이 필요없고, 작업공간이 적으며, 접착속도가 빠른 특징을 가지고 있기 때문에, 자동차 폼 및 헤드라이너 등을 접착하기 위한 접착제로 널리 쓰리고 있다.

이러한 핫멜트는 주 원료인 에틸렌초산비닐공중합수지(Ethylen Vinyl Acetete, EVA) 와 접착수지를 혼합하고 기타 첨가제를 소량 첨가한 후 혼합가열교반을 통하여 제작하게 되는데, 본 발명에서는 기존의 핫멜트 제조공정을 그대로 유지한 상태에서 주 원료인 EVA 의 일부를 회수된 폐 PVB 필름으로 대체 적용하여 핫멜트를 제작하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명인 PVB 필름을 이용한 핫멜트는, 상기와 같은 방법에 의하여 선별된 PVB 필름, 에틸렌초산비닐공중합수지(EVA) 및 접착수지를 혼합하여 제조되는데, 혼합되는 재료들의 최적의 배합비를 도출하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.

구분	폐 PVB 10% 적용시	폐 PVB 20% 적용시	폐 PVB 30% 적용시
구분	접착강도(Kgf)	접착강도(Kgf)	접착강도(Kgf)
상온	50~58	44~49	41~63
90℃ (24h)	0.30~0.32	0.26~0.30	0.14~0.18

표 2에 기재된 결과와 같이, 폐 PVB 필름이 20% 이상으로 증가할 경우 90℃ 접착강도 측정에서 접착강도가 현저히 약해지는 현상이 나타나는 문제가 있으며, 또한, 폐 PVB 필름을 20% 이하 적용할 경우 나타난 접착강도는 일반 핫멜트와 동등한 접착 성능을 가진다.

따라서, 본 발명에서는 PVB 필름 15 내지 20 중량%, 상기 에틸렌초산비닐공중합수지 30 내지 35 중량% 및 접착수지 50 중량% 를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하며, 상기 접착수지로는 로진계, 테르핀수지, 쿠마론인덴수지 및 석유수지 등이 사용될 수 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims

폐 자동차에서 전면유리를 회수하는 제1단계;
상기 회수된 전면유리를 선별하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 제2단계; 및
상기 분리된 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 제3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PVB 필름의 재활용 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계는 기계적 방법에 의하여 유리 및 PVB 필름으로 분리하는 것을 특징으로 하는 PVB 필름의 재활용 방법.
제2항에 있어서,
상기 기계적 방법은 저속분쇄기, 마쇄기, 압출롤 및 블로우를 사용하는 것을 특징으로 하는 PVB 필름의 재활용 방법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계는 마찰 회전 장치를 이용하여 상기 분리된 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 것을 특징으로 하는 PVB 필름의 재활용 방법.
제4항에 있어서,
상기 마찰 회전 장치를 이용한 부착유리 및 미립유리의 제거 방법은,
프로펠러가 설치된 회전통 내에 PVB 필름을 투입하는 단계;
수조 내에 세정액을 투입하는 단계;
상기 회전통이 상기 수조에 잠기도록 하고, 이를 통해 상기 수조 내에 저장된 세정액이 상기 회전통의 드레인홀을 통해 유입되도록 하는 단계;
상기 프로펠러를 회전시켜 상기 프로펠러와 PVB 필름 사이의 마찰력에 의하여 PVB 필름에 잔존하는 부착유리 및 미립유리를 제거하는 단계; 및
상기 회전통과 수조를 분리시키고 부착유리 및 미립유리가 제거된 PVB 필름을 회수하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PVB 필름의 재활용 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기와 같은 방법에 의하여 선별된 PVB 필름, 에틸렌초산비닐공중합수지(EVA) 및 접착수지를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 PVB 필름을 이용한 핫멜트.
제6항에 있어서,
상기 PVB 필름을 이용한 핫멜트는, PVB 필름 15 내지 20 중량%, 상기 에틸렌초산비닐공중합수지 30 내지 35 중량% 및 접착수지 50 중량% 를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 PVB 필름을 이용한 핫멜트.
제6항에 있어서,
상기 접착수지는 로진계, 테르핀수지, 쿠마론인덴수지 및 석유수지 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 PVB 필름을 이용한 핫멜트.