KR20140145971A - 플라스틱 재료의 재활용 방법 및 재활용 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 보다 간이하고 안전하게 또한 스케일 업도 가능한 플라스틱 재료를 재활용할 수 있는 재활용 장치를 제공한다.
[해결 수단] 재활용 장치(1)는 플라스틱 재료를 수용하는 처리조(3)와, 상압에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 처리조(3)에 공급하는 과열 수증기 생성부(2)를 구비한다.

Description

플라스틱 재료의 재활용 방법 및 재활용 장치{Recycle method and recycle device of plastic material}

본 발명은, 플라스틱 재료의 재활용 방법 및 재활용 장치에 관한 것이며, 특히, 섬유 강화 플라스틱의 재활용 방법 및 재활용 장치에 관한 것이다.

유리섬유를 보강 재료로서 이용한 복합 재료에 있어서, 플라스틱을 모재(母材)로 하는 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastics)이나, 유리섬유 대신 탄소섬유를 보강 재료로서 이용한 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)의 용도가 넓어지고 있다. GFRP는 금속재료나 세라믹 재료 등과 비하여 경량(輕量)이고 또한 높은 기계 특성을 가지는 재료로서, 자동차, 건재분야에서의 수요의 증가율이 현저하다. CFRP는 경량이고 또한 역학특성이 뛰어나다는 등을 이유로 하여, 자동차 산업에 있어서의 보디 부재, 항공/우주산업에 있어서의 보디 부재나 날개 부재, 스포츠/레저 산업 등에 있어서의 골프 클럽이나 테니스 라켓, 낚싯대 등, 그 용도는 다양하다. 반면, 사용이 끝난 GFRP나 CFRP부재의 폐기 처리가 큰 문제로 되고 있어, 환경 영향 등의 관점에서 재료 재활용이 왕성한 지금에 있어서, 단지 소각(燒却) 처분이나 매립 처분하는 것이 아니라, 어떻게 재생하여 이용할지가 큰 과제로 되고 있다.

여기에서, GFRP부재나 CFRP부재의 처리 방법이나 재이용 방법에 관한 종래 기술로서는, 탄소섬유와 열경화성 수지로 이루어지는 CFRP를 열처리하고, 열경화성 수지를 연소시켜 탄소섬유를 취출하는 기술이 개시되어 있다(특허문헌 1). 그렇지만, 상기 기술로서는, 플라스틱 성분의 재활용이 불가능하다. 또한, 내압처리 용기 중에서 CFRP를 초임계액체(超臨界液體) 또는 아임계액체(亞臨界液體)로 처리하여 수지를 제거시킨 탄소섬유를 회수하는 방법이 개시되어 있다(특허문헌 2). 그러나 상기 방법은, 초임계수(超臨界水) 및 아임계수(亞臨界水)의 산성도가 높고, 반응 용기의 내압성뿐만 아니라, 내산화 특성이 요구된다. 또한, 섬유 강화 플라스틱 폐기물을 온수 침지 처리하고, 계속하여, 고온, 고압 수증기에 의해 가온(加溫), 가압한 후, 압력을 순식간에 개방하여 수증기 폭쇄(爆碎) 처리하는 방법도 개시되어 있다(특허문헌 3). 상기 방법에서는, 초임계수 및 아임계수 처리와 동일하게 고압에 견디는 용기가 불가결하기 때문에, 스케일 업(scale up)이 어려운 문제가 존재한다. 더욱이, 800℃ 이상의 과열 수증기를 이용하여 CFRP를 처리하고, 플라스틱 성분의 68~80질량%를 분해 제거하여 탄소섬유를 회수하는 기술이 개시되어 있다(특허문헌 4). 그렇지만, 상기 방법은 800℃ 이상이라는 극단적으로 고온인 과열 수증기를 이용하기 때문에, 처리 온도를 유지하기 위하여 엄청난 에너지를 필요로 할 뿐만 아니라, 처리 용기의 스케일 업이 어려운 문제점이 있다.

(0001) [특허문헌1] 일본공개특허 2009-138143호 공보 (0002) [특허문헌2] 일본공개특허 2003-190759호 공보 (0003) [특허문헌3] 일본공개특허 2002-307046호 공보 (0004) [특허문헌4] 일본공개특허 2011-122032호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 간이하고 안전하게, 또한 스케일 업도 가능하고 플라스틱 재료를 재활용할 수 있는 재활용 방법 및 재활용 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 플라스틱 재료의 재활용 방법은 상기 과제를 해결하기 위한 것이며, 상압에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 이용하여 상기 플라스틱 재료를 가열하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 재활용 방법에서는, 상압(常壓)에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 이용하여 플라스틱 재료를 가열하기 때문에, 플라스틱 재료를 수용하는 처리조(處理槽)로서, 내압용기를 사용할 필요가 없고, 안전하게 플라스틱 재료를 가수분해 처리할 수 있다. 또한, 과열 수증기의 온도가 400℃ 이하이기 때문에, 에너지 소비를 억제하고, 처리조의 스케일 업도 용이하게 될 수 있다.

또한, 상기 재활용 방법에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료이며, 상기 과열 수증기의 온도는 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 섬유 강화 플라스틱 재료를 단시간에 가수분해할 수 있다.

또한, 상기 재활용 방법에 있어서, 상기 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료의 강화 재료로서는, 유리섬유 혹은 탄소섬유여도 좋다.

또한, 상기 재활용 방법에 있어서, 상기 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료의 모재로서는 열경화성 불포화 폴리에스테르 혹은 열경화성 에폭시 수지여도 좋다.

또한, 상기 재활용 방법은 가열된 상기 플라스틱 재료를 분쇄하는 공정을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재활용 방법은 가열된 상기 플라스틱 재료에서 용제를 이용하여 플라스틱 성분을 용출하고, 강화 섬유를 회수하는 공정을 가지는 것이 바람직하다.

따라서, 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료에서 유기성분과 섬유성분을 함께 회수할 수 있다.

본 발명에 따른 플라스틱 재료의 재활용 장치는 상기 과제를 해결하기 위한 것이며, 플라스틱 재료를 수용하는 처리조와, 상압에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 상기 처리조에 공급하는 과열 수증기 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 재활용 장치는 상압의 과열 수증기를 사용하기 때문에, 처리조로서, 내압용기를 사용할 필요가 없고, 안전하게 플라스틱 재료를 가수분해 처리할 수 있다. 또한, 과열 수증기의 온도는 400℃ 이하이기 때문에, 에너지 소비를 억제하고, 처리조의 스케일 업도 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 재활용 장치는 상기 처리조 내의 과열 수증기의 온도를 유지하는 온도 유지 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

따라서, 과열 수증기의 온도저하를 방지할 수 있기 때문에, 과열 수증기 온도를 필요 이상으로 올릴 필요가 없고, 공급량도 억제할 수 있다.

또한, 상기 재활용 장치는, 상기 과열 수증기 생성 수단으로부터 공급된 과열 수증기를 상기 처리조 내에서 교반하는 팬을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재활용 장치는, 상기 팬이 발생시키는 바람의 흐름을 조정하는 풍향조정 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 구성으로 형성됨으로써, 과열 수증기를 처리조 내에서 균일하게 순환시킬 수 있기 때문에, 처리조의 용량을 크게 하여도, 처리조 내의 온도를 균일하게 유지할 수 있는 동시에, 과열 수증기의 온도 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 재활용 장치의 스케일 업이 용이해지고, 통상적으로 용이하게 파쇠되지 않는 대형 섬유 강화 플라스틱 재료 등의 가수분해 처리도 가능하다.

또한, 상기 재활용 장치에 있어서, 상기 온도 유지 수단 및 팬은 같은 개수로 여러 개 설치되고, 상기 풍향조정 수단은 상기 처리조의 측벽을 따라 설치되고, 상기 측벽과의 사이에, 상기 온도 유지 수단 및 팬이 설치되어 있는 풍향 안내판과, 상기 복수의 온도 유지 수단 및 팬을 1조의 상기 온도 유지 수단 및 팬마다 구획하는 격자(格子) 모양의 풍향 구획벽을 구비하고, 상기 풍향 안내판에는 상기 풍향 구획벽의 상기 온도 유지 수단 및 팬을 구획하는 방향의 한쪽으로 신장하는 부분을 따라 틈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성에서는, 팬에 의해 교반된 과열 수증기는 온도 유지 수단에 의해 온도를 유지하면서 풍향 안내판 및 풍향 구획벽에 의해, 틈으로부터 풍향 안내판의 상기 측벽과의 반대측으로 안내된다.

또한, 상기 재활용 장치는 상기 처리조 내의 온도, 과열 수증기의 온도, 과열 수증기의 공급량, 상기 팬의 회전수, 상기 팬의 회전 방향, 및 상기 플라스틱 재료의 가열 시간 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 구성에서는, 예를 들면, 인접되는 팬의 회전 방향을 서로 다르게 함으로써, 각 팬이 발생하는 바람의 간섭을 막고, 과열 수증기를 보다 균일하게 처리조내에 순환시킬 수 있다.

또한, 상기 재활용 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 풍향 안내판 및 풍향 구획벽에 의해 구분된 복수의 공간의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.

상기 구성으로 형성됨으로써, 처리조 전체의 온도 및 과열 수증기 분포를 균일하게 유지할 수 있다.

또한, 상기 재활용 장치에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료이고, 상기 과열 수증기의 온도는 200℃ 이상인 것이 바람직하다.

상기 구성으로 형성됨으로써, 섬유 강화 플라스틱 재료를 단시간에 가수분해할 수 있다.

본 발명에 의하면, 보다 간이하고 안전하게, 또한 스케일 업도 가능한 플라스틱 재료를 재활용할 수 있다.

도 1은 실시예 1 및 실시예 2에서 이용된 재활용 장치의 개략구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 350℃의 상압 과열 수증기에 의한 가수분해 처리 전후에서의 탄소섬유 강화 에폭시 수지의 응력-변형률 곡선이다.
도 3에 있어서, (a)는 가수분해 처리 전의 탄소섬유 강화 에폭시 수지를 현미경으로 관찰한 화상이며, (b)는 350℃의 상압 과열 수증기에 의한 3시간의 가수분해 처리 후의 현미경 관찰 화상이며, (c)는 350℃의 상압 과열 수증기에 의한 3시간의 가수분해 처리 및 톨루엔에 의한 속슬렛(soxhlet) 추출 후의 탄소섬유 강화 에폭시 수지를 현미경으로 관찰한 화상이다.
도 4에 있어서, (a) 및 (b)는 각각 350℃의 상압 과열 수증기에 의한 가수분해 처리 전후에서의 탄소섬유 강화 폴리에스테르 수지의 굽힘 강도 및 탄성율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5에 있어서, (a) 및 (b)는 각각 350℃의 상압 과열 수증기에 의한 가수분해 처리 전후에서의 유리섬유 강화 폴리에스테르 수지의 굽힘 강도 및 탄성율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시 형태예에 영향을 끼치는 재활용 장치의 개략구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 과열 수증기 생성부의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 처리조를 구비한 처리장치 본체의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 9는 풍향 안내판이 생략된 상기 처리장치 본체의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 처리조의 중심측에서 관찰한 풍향 안내판의 평면도이다.
도 11은 처리조의 복수 부위의 온도의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 처리조의 복수 부위의 온도의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 처리조의 복수 부위의 온도의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 290℃의 상압 과열 수증기에 의한 가수분해 처리 전후에서의 겔코트(Gelcoat)를 가지는 유리섬유 강화 폴리에스테르 수지의 두께의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 15에 있어서, (a) 및 (b)는 각각 290℃의 상압 과열 수증기에 의한 가수분해 처리 전후에서의 겔코트를 가지는 유리섬유 강화 폴리에스테르 수지의 굽힘 강도 및 탄성율의 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시의 형태(이하, 본 실시의 형태예라 칭함)에 대하여 도면을 이용하여 이하에 설명한다.

<본 실시의 형태예에 따른 재활용 방법>

본 실시의 형태예에 따른 재활용 방법은 상압에서 200~400℃의 과열 수증기를 이용하여 플라스틱 재료를 가열하는 공정을 가진다. 그 후, 가열된 섬유 강화 플라스틱 재료를 분쇄하는 공정을 실시하여도 좋고, 가열된 섬유 강화 플라스틱 재료로 용제를 이용하여 플라스틱 성분을 용출하고, 강화 섬유를 회수하는 공정을 실시하여도 좋다.

본 실시의 형태예에 따른 재활용 방법에서는 상압에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 이용하여 플라스틱 재료를 가열하기 때문에, 플라스틱 재료를 수용하는 처리조로서, 내압용기를 사용할 필요가 없고, 안전하게 플라스틱 재료를 가수분해 처리할 수 있다. 또한, 과열 수증기의 온도는 400℃ 이하이기 때문에, 에너지 소비를 억제하고, 처리조의 스케일 업도 용이하게 된다. 또한, 산이나 알칼리 등의 화학반응 물질이 불필요하기 때문에, 가수분해 처리 후의 화학적 후처리가 불필요하다.

섬유 강화 플라스틱의 재질

본 실시의 형태예에 있어서 재활용 대상이 되는 섬유 강화 플라스틱은 탄성율이 높은 재료와 열경화성 플라스틱과의 복합 재료이며, 경량이고 강도가 높은, 즉, 비강도(比强度)가 큰 재료로서 이용될 수 있다. 강화 재료로서는, 유리섬유(GFRP)나 탄소섬유(CFRP), 케블라(Kevlar), 다이니마 등 강도가 높은 수지섬유, 케나프(kenaf) 등 바이오매스(biomass) 섬유로 강화할 수 있다. 이들 강화 섬유중에서, 그 강화 성능의 점에서 보면, GFRP와 CFRP가 가장 널리 이용될 수 있고, 본 발명의 실시의 형태에 있어서도 적합하게 실시되는 강화 섬유이다. 섬유 강화 플라스틱의 매트릭스로서는, 일반적으로 에폭시 수지나 불포화 폴리에스테르 등의 열경화성 수지를 많이 사용한다. 그 외에, 비닐 에스테르 수지나 페놀 수지, 시아네이트 수지, 폴리이미드 수지를 사용할 수도 있다.

섬유 강화 플라스틱의 제조 방법은 크게 2종류로 나누어진다. 즉, 미세하게 절단된 짧은 섬유를 경화 전의 플라스틱 원료 중에 균일하게 분산시키는 방법과, 섬유에 방향성을 갖게 한 채로 경화 전의 플라스틱 원료 중에 침윤(浸潤)시키는 방법이 있다, 유리섬유 강화 플라스틱 재료는 전자(前者), 탄소섬유 강화 플라스틱 재료는 후자(後者)의 방법이 많이 이용된다. 단지, 섬유 강화 플라스틱은, 섬유의 방향의 인장에는 강하지만, 섬유와 직각 방향의 인장에는 약하기 때문에, 통상적으로 판 형상의 섬유의 층을 섬유방향이 다르게 되도록 복수매 겹치게 하고 있다. 성형 방법으로서는, 형(型)에 섬유재료를 깔고, 경화제를 혼합한 수지를 탈포(脫泡)하면서 다중 적층하는 핸드 레이업(Hand Layup)법이나 스프레이 업(Sprayup)법 이외, 미리 섬유재료와 수지를 혼합한 시트 형상의 것을 금형으로 압축 성형하는 SMC프레스법, 인젝션 성형과 같이 섬유를 깐 맞춤형(型)에 수지를 주입하는 RTM법, 오토클레이브(autoclave)로 열경화성 수지를 경화시켜서 성형하는 방법이 있다.

이들 섬유 강화 플라스틱은, 염가이고, 경량이며, 내구성이 뛰어나기 때문에, 소형 선박의 선체나, 자동차, 철도 차량의 내외장(內外裝), 조립식 욕실이나 정화조 등의 주택설비 기기로 큰 지위를 차지하고 있다.

과열 수증기

본 실시 형태예에서 이용되는 과열 수증기는, 일정한 용적형태로 가열하여 얻어진 가압 포화 수증기와 다르고, 팽창할 수 있는 상태에서 100℃ 수증기를 더 가열하여 얻은, 표준기압(상압)에서 100℃ 이상의 상압 과열 수증기이다(이하, 상압 과열 수증기를 단지 「과열 수증기」라 칭함).

200~400℃의 상압 과열 수증기를 이용하여 섬유 강화 플라스틱을 가수분해 처리하는 메리트는, 압력이 상압이기 때문에, <1> 예를 들면 반응 용기를 이용할 경우, 용기의 내압이 불필요하고, <2> 처리조(3)의 스케일 업이 용이한 점이다. 또한, 상압 과열 수증기에 의해 분해 제거되는 성분이 수증기류에 의해 배출되기 때문에, <3> 예를 들면 반응 용기를 이용할 경우, 반응 용기 내에서 산성의 분해 기화물이 액화 체류하지 않는 점에서도 메리트가 있다. 더욱이, 170℃ 이상의 과열 수증기는 건조 공기 이상으로 처리물의 건조 속도가 빨라지기 때문에, <4> 가수분해 처리후의 생성물의 건조 공정이 불필요한 점에서도 메리트가 있다.

과열 수증기를 생성하는 방법은 수증기를 100℃ 이상의 필요한 온도까지 가열하여 상압 과열 수증기를 생성하는 방법이면, 아무런 제한이 없이 적용할 수 있다. 구체적으로, 본 형태예에 이용될 수 있는 가열 방식에는, 히터 가열 방식과 전자 유도 가열 방식 등이 있다. 히터 가열 방식에는, 예를 들면 처리 저장고(處理庫) 전체를 외부에서 가열하는 방식과, 시즈 히터(seeds heater) 등을 사용하여 가열한 과열 수증기를 처리 저장고 내에 도입하는 방식이 바람직하게 이용될 수 있다. 특히, 고정된 처리 저장고를 이용할 경우, 시즈 히터를 사용하여 가열된 상압 과열 수증기를 처리 저장고 내에 불어넣는 방식이 가장 효율적이고, 바람직하다. 한편, 컨베이어식의 처리설비를 이용할 경우, 보다 바람직한 방법으로서, 전자 유도 가열 방식을 이용하고, 순차적으로 이동하는 섬유 강화 플라스틱에 대하여 상압 과열 수증기를 불어넣는 방법이 효율적이다.

가열 처리

본 실시 형태예에 따른 재활용 방법에 있어서의 가열 처리는, 상압 반응용기 내에 섬유 강화 플라스틱 성형체를 배치하고, 상압 반응용기에 상압 과열 수증기를 도입하여 행할 수 있다. 또한, 가열 처리는, 연속 컨베이어 위에 상압 과열 수증기를 불어넣는 방식을 이용해도 좋고, 더욱이 또한, 로타리 킬른(rotary kiln) 내에서 상압 과열 수증기를 불어넣는 방식을 이용하여도 좋다. 로타리 킬른을 이용할 경우, 성형 용기 포장과 수증기와의 접촉이 보다 균일하게 되고, 더욱이, 성형 용기 포장의 파쇄 및 분쇄를 장치 내에서 동시에 행할 수 있기 때문에, 처리 효율이 높다.

또한, 가열 처리에 있어서 섬유 강화 플라스틱의 분해 반응이 보다 균일하게 진행되게끔, 플라스틱 재료가 수용되는 처리조 내의 과열 수증기의 순환량을 될 수 있는한 균일하게 하는 것이 중요하다. 때문에, <1> 교반용의 팬이나 방해판을 설치하는 것이 특히 바람직한 형태이다. 따라서, 플라스틱 재료가 수용되는 처리조의 용량이 클 경우더라도, 과열 수증기를 균일하게 순환시킬 수 있고, 재활용 장치의 스케일 업이 가능해진다. 또한, 과열 수증기의 순환량을 균일하게 하는 다른 방법으로서, <2> 과열 수증기의 분출속도를 크게 하고, <3> 처리 저장고 내에 수증기의 분출구를 복수개 설치하고, <4> 균일화를 촉진하기 위하여 과열 수증기와 동일한 온도인 열풍을 동반시켜 저장고 내(庫內)를 순환시키는 것도 바람직하다.

플라스틱 성분의 분해 반응

과열 수증기에 의한 섬유 강화 플라스틱 중의 플라스틱 성분의 분해 반응은 플라스틱의 화학구조에 의존한다. 폴리에스테르 수지는 에스테르 구조를 가지기 때문에, 가수분해 반응이 진행된다. 에폭시 수지도 경화제로서 산무수물을 사용하기 때문에, 에스테르 구조를 가지고 있다. 그 외, 폴리이미드 수지도 가수분해될 수 있는 이미드 결합을 가지고 있다. 폴리에스테르류일 경우, 그들의 분자말단에 위치하는 카르복실기가 가수분해 반응에 대하여 촉매로서 작용한다. 가수분해 반응이 진행되는 동시에 카르복실기가 증가하고, 그 증가된 카르복실기가 가수분해 반응을 더 촉진한다. 따라서, 폴리에스테르류의 수증기에 의한 가수분해 반응은 자기 촉매적 랜덤 분해 반응으로 가속도로 진행된다.

랜덤 가수분해 반응이 진행하여 분자량이 저하되면, 플라스틱의 기계적 강도가 저하하여, 파쇄되기 쉬워진다. 특히, 결정성 플라스틱일 경우, 결정상(結晶相)의 가수분해는 비결정상의 가수분해에 비하여 늦기 때문에, 최초에 균일한 랜덤 분해로 진행되고 있던 가수분해 반응은 곧 결정상을 피하게끔 그 주위에서 진행되는 불균일 랜덤 분해로 이행한다. 따라서, 결정상 주위에 기계적 강도가 저하된 상이 형성된다. 여기에 외부 응력이 가해졌을 경우, 응력은 상기 기계적 강도가 저하된 상이 뻗어가도록 전파하고, 그 결과는 결정상의 붕락(崩落), 즉 붕괴 현상이 일어난다.

과열 수증기 처리 후의 섬유 강화 플라스틱은, 용이하게 파쇄, 분쇄될 수 있다. 구체적인 파쇄, 분쇄 장치로서는, 조파쇄(粗破碎), 미분쇄 또는 초미분쇄(超微粉碎)까지 분쇄 정도에 따라 여러 가지 장치가 있다. 예를 들면, 해머 밀(Hammer Mill), 커터 밀, 플레이크 크러셔(Flake crusher), 페더 밀(Feather Mill), 핀식 분쇄기, 충격식 분쇄기, 미분쇄기(Pulverizer), 제트 밀(JET MILL) 분쇄기, 미크론 밀, 볼 밀, 유성 밀, 하이드로 밀(Hydro mill), 아쿠아 라이저 등 건식 및 습식 분쇄 장치가 특히 제한 없이 이용될 수 있다.

과열 수증기 처리 후의 섬유 강화 플라스틱은 용제를 이용하여, 플라스틱 성분을 용이하게 용출할 수 있다. 바람직하게 이용되는 용제로서는 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 용제, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용제, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용제, 클로로포름 등의 염소계 용제, 및 열수(熱水) 등을 들 수 있다. 이들 용제를 이용하는 플라스틱 성분의 용출은 탄소섬유나 유리섬유를 파절(破折)시키는 것이 적기 때문에, 긴 섬유 그대로 회수할 수 있다.

용제를 이용하여 플라스틱 성분을 용출하는 방법으로서는 특히 한정되지 않고 공지된 방법을 이용할 수 있다. 배치식, 반 배치식, 및 연속식 용제 추출 방법 등이 처리되는 섬유 강화 플라스틱 제품 형태나 화학구조 등의 처리 조건에 따라 적당히 선택될 수 있다. 플라스틱 성분을 용출한 후의 남은 부분의 강화 섬유는 그 길이에 따라 적합하게, 다양한 용도로 다시 이용될 수 있다.

기타

본 실시 형태예에 있어서의 상압 과열 수증기의 온도에 대하여, 재활용 대상물이 바이오 플라스틱 등인 경우에는, 상압 과열 수증기의 온도는 200℃ 미만이어도 좋다. 그러나, 재활용 대상물이 섬유 강화 플라스틱 재료일 경우, 200℃ 미만인 상압 과열 수증기를 이용하면, 재료의 파쇄나 분쇄에 필요한 분해 정도에 도달될 때까지 긴 시간이 필요하다. 때문에, 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료를 가수분해 처리할 경우에는, 상압 과열 수증기의 온도는 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 상압 과열 수증기의 온도가 400℃를 초과할 경우, 섬유의 품질이 열화될 우려가 있고, 열화된 섬유는 재이용될 수 없다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 실시예 1, 2에 대하여 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

실시예 1에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 재활용 장치(1)을 이용한다. 재활용 장치(1)는 과열 수증기 생성부(2)와 처리조(3)를 구비하고, 처리조(3) 내에는 재활용 대상물인 섬유 강화 플라스틱이 수용된다. 과열 수증기 생성부(2)는 상압에서 200~400℃의 과열 수증기를 생성하는 장치이다. 또한, 처리조(3) 내에는 과열 수증기의 온도를 유지하기 위한 히터(4)가 설치되어 있다.

처리조(3)에 섬유 강화 플라스틱의 샘플을 수용하여, 350℃인 과열 수증기를 과열 수증기 생성부(2)로부터 처리조(3)에 공급하고, 1시간 또는 3시간, 히터(4)를 가동시킨 상태에서 가수분해 처리를 했다. 섬유 강화 플라스틱으로서, 일본 도레이(Toray Industries, Inc.)제 T300-3K 탄소섬유 강화 에폭시 수지 평직물 적층판을 이용했다. 그 결과, 적층구조가 박리하는 상황이 확인되었다.

처리 전후의 샘플에 대하여, 주식회사 이모토 제작소(Imoto machinery Co.,LTD)제 다목적 시험기를 이용하여 굽힘 강도 시험을 한 바, 도 2에서 변형률-응력 곡선에 도시된 바와 같이, 가수분해 처리에 의한 극단적인 응력이 저하되는 것이 확인되었다. 그 결과는, 가수분해 처리된 탄소섬유 강화 에폭시 수지가 용이하게 파쇄될 수 있다는 것을 나타내고 있다.

더욱이, 과열 수증기에 의한 3시간의 가수분해 처리 후의 샘플 약 200mg으로부터, 속슬렛 추출기를 이용하여 가용 성분을 추출했다. 추출 용매로서 클로로포름(bp=80℃) 및 톨루엔(bp=115℃) 약 30mL를 이용하여, 추출시간 8시간의 조건으로 추출했다. 그 결과, 추출율은 클로로포름이 8.5중량%, 톨루엔이 10.4중량%이었다.

가수분해 처리 전, 과열 수증기에 의한 3시간의 가수분해 처리 후, 및 과열 수증기에 의해 3시간 가수분해 처리하여 톨루엔으로 속슬렛 추출한 후의 샘플을 현미경으로 관찰했다. 관찰 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 미처리의 샘플은 2개 방향으로 섬유가 짜 넣어진 크로스 재료구조가 명확하다. 한편, 도 3의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 수증기 처리 및 속슬렛 추출을 거침으로써, 섬유 사이를 채워서 섬유끼리를 접착하고 있는 매트릭스 수지가 이탈하고, 탄소섬유가 회수된 것이 명확하다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 장치, 동일한 조건하에서, 섬유 강화 플라스틱의 샘플을 가수분해 처리했다. 섬유 강화 플라스틱으로서, 주식회사 UCHIDA(Uchida Co., Ltd.)제 탄소섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지 및 유리섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지를 이용했다.

그 결과, 외관상의 변화는 없었지만, 처리 전후의 샘플에 대하여, 주식회사 이모토 제작소제 다목적 시험기를 이용하여 굽힘 강도 시험을 행한 바, 극단적으로 응력이 저하되었다는 것이 확인되었다. 강도 시험의 결과를 도 4 및 도 5에 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 강화 폴리에스테르 수지의 굽힘 강도 및 탄성율은 가수분해 처리에 의해 대폭적으로 저하되었다. 더욱이, 도 5에 도시된 바와 같이, 유리섬유 강화 폴리에스테르의 굽힘 강도 및 탄성율은 가수분해 처리에 의해 거의 제로에 도달했다. 상기 결과는 탄소섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지 및 유리섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지가 용이하게 파쇄될 수 있다는 것을 나타낸다.

<본 실시 형태예에 따른 재활용 장치>

계속하여, 상술된 재활용 방법을 실시하기 위한 재활용 장치의 구체적인 형태예에 대하여 설명한다. 도 6은 본 실시의 형태예에 따른 재활용 장치(11)의 개략구성을 나타내는 블록도이다. 재활용 장치(11)는 과열 수증기 생성부(12)와 처리조(13)를 구비한다. 처리조(13) 내에는, 재활용 대상물인 섬유 강화 플라스틱 재료가 수용된다. 과열 수증기 생성부(12)는 상압에서 200~400℃의 과열 수증기를 생성하는 장치이고, 과열 수증기를 처리조(13)에 공급한다. 또한, 처리조(13) 내에는, 과열 수증기의 온도를 유지하기 위한 히터(14)와, 과열 수증기를 처리조(13) 내에서 교반하는 팬(15)이 설치되어 있다. 또한, 도 6에서는 생략되었지만, 처리조(13) 내에는 팬(15)이 발생시키는 바람의 흐름을 조정하는 풍향조정 수단(풍향 안내판 및 풍향 구획벽)이 설치되어 있다.

과열 수증기 생성부의 구성

도 7은 과열 수증기 생성부(12)의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다. 과열 수증기 생성부(12)는 증기 보일러(21), 포화 수증기원 밸브(22), 1차 측압력계(23), 세퍼레이터(기수분리기(氣水分離器))(24), 스팀 트랩(25), 스트레이너(26), 감압 밸브(27), 2차 측압력계(28), 포화 수증기 분기관(29), 압력 스위치(30), 스팀 트랩(31), 증기 전자 밸브(32) 및 슈퍼히터(과열기)(33)를 구비하고 있다.

과열 수증기 생성부(12)에서는 증기 보일러(21)에 의해 포화 수증기를 생성하여, 세퍼레이터(24)에 공급한다. 세퍼레이터(24)에 있어서, 기수(氣水)를 분리함으로써 포화 수증기의 건조도가 증가된다. 그 후, 스트레이너(26)에 의해 포화 수증기로부터 찌꺼기를 제거하고, 감압 밸브(27)에서 감압됨으로써, 포화 수증기의 질이 더 향상될 수 있다. 그 후, 포화 수증기는 포화 수증기 분기관(29) 및 증기 전자 밸브(32)를 거쳐, 슈퍼히터(33)에 보내진다. 증기 전자 밸브(32)는 복수 개 설치되며, 각 증기 전자 밸브(32)의 개폐를 전환하면서 증기량을 설정할 수 있다.

슈퍼히터(33)는 과열 수증기 히터 파이프(331), 과열 수증기 히터(332) 및 과열 수증기 온도 센서(333)를 구비한다. 과열 수증기 히터 파이프(331)는 과열 수증기 히터(332)를 덮게끔 설치되며, 포화 수증기는 과열 수증기 히터 파이프(331)의 내부를 통과함으로써, 과열 수증기로 된다.

상기와 같은 구성에 의해, 과열 수증기 생성부(12)는 질이 높은 과열 수증기를 생성할 수 있다. 한편, 과열 수증기 생성부(12)로서는 도 7에 도시되는 것에 한하지 않고, 공지된 모든 과열 수증기 생성 장치를 이용할 수 있다.

처리조의 내부구조

도 8은 처리조(13)를 구비하는 처리장치 본체(40)의 구성을 나타내는 사시도이다. 처리장치 본체(40)는 내부공간이 처리조(13)로 되어 있고, 분출구(41), 흡입구(42), 풍향 안내판(43), 문(44) 및 배전반(45)을 구비한다. 한편, 도 6에 나타내는 히터(14) 및 팬(15)은 풍향 안내판(43)의 이면측에 설치되어 있기 때문에, 도 8에서는 생략한다.

풍향 안내판(43)은 처리조(13)의 측벽을 따라 형성되어 있고, 처리조(13)는 과열 수증기가 공급되는 스페이스와, 플라스틱 재료가 수용되는 스페이스로 나누어진다. 또한, 풍향 안내판(43)에는 분출구(41) 및 흡입구(42)가 설치되어 있다. 가수분해 처리시에는 분출구(41)로부터 과열 수증기가 분출되는 동시에, 처리조(13) 내의 과열 수증기는 흡입구(42)에 흡인된다. 이것에 의해, 과열 수증기가 처리조(13) 내에 균일하게 교반된다.

또한, 가수분해 처리 후의 냉각 운전시에, 흡기 댐퍼(46) 및 배기 댐퍼(47)를 통하여, 처리조(13) 내와 외부의 흡기 및 배기가 가능하다. 흡기로서는 외부의 공기를 그대로 흡인하여도 좋지만, 흡기 경로에 냉각 장치를 접속함으로써, 냉각 효과를 높일 수 있다. 지장이 없으면, 처리조(13) 내의 분위기를 그대로 외부에 배기하여도 좋지만, 이상한 냄새가 발생할 경우에는 배기 경로에 탈취 장치를 접속하는 것이 바람직하다.

플라스틱 재료를 처리조(13)에 수용할 경우, 플라스틱 재료를 작업물 탑재대(61)에 탑재하고, 작업물 반송대 차량(62)을 이용하여, 작업물 탑재대(61)마다 처리조(13)에 반입한다. 작업물 반송대 차량(62)을 이용함으로써, 작업자는 작업물 탑재대(61)에 접촉하지 않고 작업물 탑재대(61)를 탈착시킬 수 있기 때문에, 작업자의 화상을 방지할 수 있다. 또한, 중량이 큰 것을 한번에 대량으로 처리할 경우, 작업자의 육체적 부담을 대폭적으로 경감시킬 수 있다.

도 9는 풍향 안내판(43)이 생략된 처리장치 본체(40)의 구성을 나타내는 사시도이다. 풍향 안내판(43)의 이면측(즉, 풍향 안내판(43)과 처리조(13)의 측벽의 사이)에는 히터(14), 팬(15), 온도 센서(48) 및 과열 수증기 분사 노즐(49)이 설치되어 있다.

또한, 도 10은 처리조(13)의 중심측에서 관찰한 풍향 안내판(43)의 평면도이다. 도 10에서는, 히터(14), 팬(15), 온도 센서(48) 및 과열 수증기 분사 노즐(49)이 점선으로 나타난다. 또한, 분출구(41)를 사선으로 나타낸다.

팬(15)은 풍향 안내판(43)의 이면에 매트릭스 형상으로 복수개 설치되어 있다. 팬(15)의 각각은 회전 방향, 회전 개수를 개별적으로 제어할 수 있다. 팬(15)의 개수는, 특히 한정되지 않지만, 처리조(13)의 용량이 커짐에 따라 증가하고, 처리조(13) 내의 온도 균일화 관점에서 보면 바람직하다.

히터(14)는 팬(15)과 동일한 개수로 설치되고, 특허청구의 범위에 기재된 온도 유지 수단에 상당한다. 히터(14)는 팬(15)을 둘러싸게끔 팬(15)과 동일한 축의 나선 형상으로 형성되어 있다. 히터(14)의 각각은 온도를 독립하여 PID제어를 행할 수 있다.

온도 센서(48)는 각 히터(14)의 근방에 설치되어 있고, 각각 독립되어 근방의 과열 수증기 온도 및 분위기 온도를 검지할 수 있다.

과열 수증기 분사 노즐(49)은 도 7에 나타내는 과열 수증기 생성부(12)의 슈퍼히터(33)에 접속되어 있고, 선단으로부터 팬(15)의 중심부 근방을 향하여 과열 수증기를 분사한다.

또한, 히터(14) 및 팬(15)의 각각은 풍향 구획벽(50, 51)에 의해 구분되어 있다. 풍향 구획벽(50, 51)은 풍향 안내판(43)으로부터 처리조(13)의 측벽과의 사이에 격자모양으로 조합된 경계판이다. 풍향 구획벽(50, 51)에 의해 형성된 각 격자내에 히터(14), 팬(15), 온도 센서(48) 및 과열 수증기 분사 노즐(49)이 한 개씩 설치된다. 즉, 풍향 구획벽(50, 51)은 복수의 히터(14) 및 팬(15)을 한 조의 히터(14) 및 팬(15)마다 구획하고 있다. 한편, 풍향 구획벽(50)은 격자모양의 풍향 구획벽 중, 히터(14) 및 팬(15)을 구획하는 방향의 한쪽, 즉 팬(15)의 열(列)방향(상하 방향)으로 연장되는 부분이고, 풍향 구획벽(51)은 격자모양의 풍향 구획벽 중, 히터(14) 및 팬(15)을 구획하는 방향의 다른 쪽, 즉 팬(15)의 행(行)방향(좌우 방향)으로 연장되는 부분이다.

풍향 안내판(43)과 풍향 구획벽(50, 51)으로 특허청구의 범위에 기재된 풍향조정 수단이 구성된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 풍향 안내판(43)은 처리조(13)의 측벽을 따라 설치되어 있다. 풍향 안내판(43)과 처리조(13)의 측벽 사이에, 히터(14) 및 팬(15)이 설치되어 있다. 풍향 안내판(43)에는 풍향 구획벽(50)을 따라 세로로 긴 틈이 형성되어 있고, 이 틈이 분출구(41)로 된다. 또한, 각 풍향 안내판(43)은 풍향 구획벽(51)에 의해 세로 방향으로 복수 영역으로 구분되어 있고, 각 영역의 중심 위치에 흡입구(42)가 형성되어 있다.

과열 수증기 분사 노즐(49)에서 회전하는 팬(15)을 향하여 분사된 과열 수증기는 히터(14)의 열을 접수하여 온도를 유지하면서 팬(15)에 의해 팬(15)의 외주방향으로 교반되고, 풍향 안내판(43) 및 풍향 구획벽(50, 51)에 의해 분출구(41)로부터 플라스틱 재료의 수용 스페이스에 인도된다. 그 후, 플라스틱 재료의 수용 스페이스 내의 과열 수증기는 흡입구(42)로부터 팬(15)으로 되돌아간다. 팬(15)으로 되돌아간 과열 수증기는 연속적으로 처리조(13) 내에 새롭게 이송된 과열 수증기와 혼입되어, 다시 팬(15)에 교반되어 분출구(41)로부터 풍향 안내판(43)의 측벽과의 반대측, 즉, 플라스틱 재료의 수용 스페이스로 분출된다. 이렇게 과열 수증기가 처리조(13) 내를 순환함으로써, 플라스틱 재료의 가수분해 처리가 이루어진다. 한편, 여분의 과열 수증기는 배기 댐퍼(47)를 적당히 개방하는 것에 의해 배출된다.

가수분해 처리의 제어

더욱이, 처리장치 본체(40)에는 플라스틱 재료의 가수분해 처리를 프로그램으로 제어하기 위한 제어부가 내장되어 있다. 구체적으로, 제어부는 처리조(13) 내의 온도, 과열 수증기의 온도, 과열 수증기의 공급량, 팬(15)의 회전수, 회전 방향, 및, 플라스틱 재료의 가수분해 처리 시간 등을 제어할 수 있다. 더욱이 제어부는, 처리조(13) 내의 복수의 공간의 온도를 개별적으로 제어할 수도 있다.

예를 들면, 제어부는 각 팬(15)의 회전 방향을 개별적으로 제어할 수 있고, 도 10에 도시된 바와 같이, 세로방향 및 가로방향으로 인접하는 팬(15)의 회전 방향을 서로 다르게 할 수도 있다. 따라서, 과열 수증기를 보다 균일하게 처리조(13) 내에서 순환시킬 수 있다. 더욱이 제어부는 팬(15)의 정회전→정지→역회전의 반복적인 제어나, 인버터에 의한 무단계의 회전수를 제어할 수도 있다. 또한, 사용자는 가수분해 처리의 각 공정(예열 공정, 가열 공정, 냉각 공정)의 시간, 각 공정에 있어서의 저장고 내 온도, 팬의 회전수, 과열 수증기의 온도와 유량을 미리 설정할 수 있다.

효과

본 실시의 형태예에 따른 재활용 장치(11)에서는 처리조(13) 내에 온도 유지 수단으로서 히터(14)가 설치되어 있기 때문에, 처리조(13) 내에 공급된 과열 수증기의 온도 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 필요 이상으로 처리조(13) 내의 온도를 올릴 필요가 없이, 적절한 온도로 가수분해 처리를 할 수 있기 때문에, 플라스틱 재료로부터 섬유를 그대로 회수하여 재이용할 수 있다.

더욱이 처리조(13) 내에는 과열 수증기를 교반하는 팬(15)과, 팬(15)이 발생하는 바람의 흐름을 조정하는 풍향조정 수단으로서의 풍향 안내판(43), 풍향 구획벽(50, 51)이 설치되어 있다. 즉, 재활용 장치(11)는 도 1에 나타내는 재활용 장치(1)와 비교하여, 처리조(13) 내에 팬(15) 및 풍향조절 수단이 설치되어 있는 점에서 다르다. 따라서, 과열 수증기가 처리조(13) 내에서 균일하게 교반되기 때문에, 처리조(13)의 용량을 크게 하여도 과열 수증기의 온도 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 재활용 장치(11)의 스케일 업이 용이해지고, 대형의 플라스틱 성형체의 가수분해 처리도 가능하다.

또한, 상술한 바와 같이, 제어부에 의해, 세로방향 및 가로방향으로 인접되는 팬(15)의 회전 방향을 서로 다르게 할 수 있다. 따라서, 각 팬(15)이 발생하는 바람의 간섭을 방지하여, 과열 수증기를 보다 균일하게 처리조(13) 내에 순환시킬 수 있다. 더욱이, 제어부는, 온도 센서(48)가 검지한 온도에 근거하여, 풍향 안내판(43) 및 풍향 구획벽(50, 51)에 의해 구분된 복수의 공간의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 상기 복수의 공간의 각각으로부터 분출하는 과열 수증기의 온도를 균일하게 할 수 있기 때문에, 처리조(13) 전체의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.

기타 변형예

본 실시의 형태예에 따른 재활용 장치(11)에서는 처리조(13) 내의 팬(15)에 의해 발생하는 바람의 흐름을 조정하는 풍향 안내판(43) 및 풍향 구획벽(50, 51)이 설치되어 있지만, 처리조(13) 내의 온도의 균일화가 가능하면, 풍향 안내판(43) 및 풍향 구획벽(50, 51)을 설치하지 않아도 된다. 더욱이, 처리조(13)의 용량이 작을 경우에는, 팬(15)도 필수 구성으로 되지 않는다.

한편, 도 6에 나타내는 히터(14)도 필수 구성이 아니지만, 과열 수증기의 비열이 작기 때문에, 히터(4)를 설치하지 않을 경우에는, 처리조(13) 내에 공급된 과열 수증기의 온도가 바로 저하된다. 때문에, 플라스틱 재료를 충분히 가수분해 처리하기 위해서는, 고온에서 다량의 과열 수증기를 공급할 필요가 있다. 한편, 히터(14)는 처리조(13)의 외부에 설치하여도 좋다.

[실시예 3]

이하, 본 발명의 실시예 3, 4에 대하여 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 조금도 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

본 실시 형태예에 따른 재활용 장치(11)에 있어서, 히터(14) 및 팬(15)을 이용함으로써, 처리조(13) 내(이하 「저장고 내」라 칭함)의 온도분포가 균일해지는 것을 확인하기 위한 검증을 하였다. 저장고 내의 온도를 200℃로 설정하여 과열 수증기를 공급하고, 저장고 내의 18곳에 설치된 온도 센서(48)에 의해 처리조 내의 온도분포를 계측하였다. 계측 결과를 도11~도13에 나타낸다.

각 그래프에 있어서, 횡축은 과열 수증기 공급개시부터의 경과 시간, 세로축은 온도를 나타낸다. 또한, (1)~(18)의 선은 이하에 나타내는 부위의 온도변화를 나타낸다.

(1)저장고 내 상단-문쪽의 팬측

(2)저장고 내 상단-문쪽의 팬 반대측

(3)저장고 내 상단-중앙부의 팬측

(4)저장고 내 상단-중앙부의 팬의 반대측

(5)저장고 내 상단-안쪽의 팬측

(6)저장고 내 상단-안쪽의 팬 반대측

(7)저장고 내 중단-문쪽의 팬측

(8)저장고 내 중단-문쪽의 팬 반대측

(9)저장고 내 중단-중앙부의 팬측

(10)저장고 내 중단-중앙부의 팬의 반대측

(11)저장고 내 중단-안쪽의 팬측

(12)저장고 내 중단-안쪽의 팬 반대측

(13)저장고 내 하단-문쪽의 팬측

(14)저장고 내 하단-문쪽의 팬 반대측

(15)저장고 내 하단-중앙부의 팬측

(16)저장고 내 하단-중앙부의 팬 반대측

(17)저장고 내 하단-안쪽의 팬측

(18)저장고 내 하단-안쪽의 팬 반대측

도11~도13의 각 그래프로부터, 히터(14) 및 팬(15)을 이용함으로써, 저장고 내의 온도분포가 거의 균일해진다는 것을 확인할 수 있다.

[실시예 4]

실시예 4에서는, 본 실시 형태예에 따른 재활용 장치(11)를 이용하여, 섬유 강화 플라스틱의 가수분해 처리를 하였다. 구체적으로는, 처리조(13)에 섬유 강화 플라스틱의 샘플을 수용하고, 과열 수증기 생성부(2)로부터 290℃의 과열 수증기를 처리조(3)에 공급하여, 처리조(13) 내의 온도를 250℃로 설정하고, 1시간~6시간, 히터(14) 및 팬(15)을 가동시킨 상태에서 가수분해 처리를 하였다. 섬유 강화 플라스틱으로서, 선박용 겔코트 처리 유리섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지판을 이용하였다.

그 결과, 도 14에 도시된 바와 같이, 가수분해에 따른 샘플의 시트 두께가 시간의 경과와 함께 커지는 것이 확인되었다. 더욱이, 라이트 블루의 겔코트 표면이 갈색으로 변하는 상황도 확인되었다.

또한, 처리 전후의 샘플에 대하여, 주식회사 이모토 제작소제 다목적 시험기를 이용하여 굽힘 강도시험을 한 바, 도 15(a) 및 도 15(b)에 나타내는 바와 같이, 가수분해 처리에 의한 응력 및 탄성율의 저하가 확인되었다. 상기 결과는, 가수분해 처리 후의 겔코트 처리 유리섬유 강화 불포화 폴리에스테르 수지가 용이하게 파쇄될 수 있다는 것을 나타낸다.

본 발명은 상기의 실시 형태예에 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타내는 범위에서 각종 변경이 가능하며, 실시 형태예에 공개된 기술적 수단을 적당히 조합시켜 얻어진 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1: 재활용 장치, 2: 과열 수증기 생성부(과열 수증기 생성 수단)
3: 처리조, 4: 히터(온도 유지 수단),
11: 재활용 장치, 12: 과열 수증기 생성부(과열 수증기 생성 수단)
13: 처리조, 14: 히터(온도 유지 수단), 15: 팬
21: 증기 보일러, 22: 포화 수증기원 밸브, 23: 1차 측압력계
24: 세퍼레이터, 25: 스팀 트랩, 26: 스트레이너, 27: 감압 밸브
28: 2차 측압력계, 29: 포화 수증기 분기관, 30: 압력 스위치
31: 스팀 트랩, 32: 증기 전자 밸브, 33: 슈퍼히터
40: 처리장치 본체, 41: 과열 수증기·분출구, 42: 과열 수증기·흡입구
43: 풍향 안내판(풍향조정 수단), 44: 문, 45: 배전반
46: 흡기 댐퍼, 47: 배기 댐퍼, 48: 온도 센서, 49: 과열 수증기 분사 노즐
50: 풍향 구획벽(풍향조정 수단), 51: 풍향 구획벽(풍향조정 수단)
61: 작업물 탑재대, 62: 작업물 반송대 차량
331: 과열 수증기 히터 파이프, 332: 과열 수증기 히터
333. 과열 수증기 온도 센서

Claims (14)

1. 플라스틱 재료의 재활용 방법으로서,
   상압에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 이용하여 상기 플라스틱 재료를 가열하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 플라스틱 재료는 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료이고,
   상기 과열 수증기의 온도는 200℃ 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료는, 유리섬유 강화 플라스틱 재료 혹은 탄소섬유 강화 플라스틱 재료인 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료는, 열경화성 불포화 폴리에스테르 혹은 열경화성 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   가열된 상기 플라스틱 재료를 분쇄하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
   
6. 제3항에 있어서,
   가열된 상기 플라스틱 재료에서 용제를 이용하여 플라스틱 성분을 용출하고, 강화 섬유를 회수하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
   
7. 플라스틱 재료의 재활용 장치로서,
   상기 플라스틱 재료를 수용하는 처리조와,
   상압에서 400℃ 이하의 과열 수증기를 상기 처리조에 공급하는 과열 수증기 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 처리조 내의 과열 수증기의 온도를 유지하는 온도 유지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 과열 수증기 생성 수단으로부터 공급된 과열 수증기를 상기 처리조 내에 교반시키는 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 팬이 발생시키는 바람의 흐름을 조정하는 풍향 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 온도 유지 수단 및 팬은, 동일한 개수씩 복수개 매트릭스 형상으로 설치되고,
    상기 풍향조정 수단은,
    상기 처리조의 측벽을 따라 설치되며, 상기 측벽과의 사이에, 상기 온도 유지 수단 및 팬이 설치되어 있는 풍향 안내판과,
    상기 복수의 온도 유지 수단 및 팬을 한 조의 상기 온도 유지 수단 및 팬마다 구획하는 격자모양의 풍향 구획벽을 구비하고,
    상기 풍향 안내판에는, 상기 풍향 구획벽의 상기 온도 유지 수단 및 팬을 구획하는 방향의 한쪽으로 신장하는 부분을 따라 틈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 처리조 내의 온도, 과열 수증기의 온도, 과열 수증기의 공급량, 상기 팬의 회전수, 상기 팬의 회전 방향, 및 상기 플라스틱 재료의 가열 시간 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 풍향 안내판 및 풍향 구획벽에 의해 구분된 복수의 공간의 온도를 개별적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활용 장치.
    
14. 제7항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료는 열경화성 섬유 강화 플라스틱 재료이고,
    상기 과열 수증기의 온도는 200℃ 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 장치.

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