KR20180012475A - 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법 - Google Patents

톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은 원목 또는 폐 나무를 수거하여 톱밥제조기를 통해 수거된 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하고, 합성비닐 수지를 파쇄하여 우드 펠릿 생성을 위한 원재료를 준비하는 제1공정; 톱밥 제조장치를 통해 파쇄 또는 분쇄된 톱밥이 톱밥보관 호퍼에 적재되고, 적재된 톱밥은 건조장치로 이송하여 건조하고, 먼지 제거장치로 이송되어 건조된 톱밥에 포함된 먼지, 불순물 제거하는 제2공정; 먼지, 불순물이 제거된 톱밥은 펠릿 제조에 필요한 치밀성을 유지하기 위해 그라인딩 장치로 이송되어 밀링공정을 진행하는 제3공정; 밀링 처리된 톱밥 93 ~ 98중량%과 분쇄된 합성 비닐 수지 2 ~ 7중량%을 펠릿 생성장치에서 혼합하고 750 내지 1000 kg/cm3 압력으로 압출하고 스팀장치를 통해 800℃ 온도로 쪄서 작은 원통 형태의 토출구를 통해 성형된 펠릿을 토출하는 제4공정; 및 상기 제4공정에서 성형되어 토출된 펠릿을 냉각 켄베이어를 통해 냉각장치로 이송하여 송풍기를 이용하여 자연 건조하고 일정크기로 절단하는 제5공정;을 포함하여 구성된다. 이에 따라 본 발명은 경제적인 산림 바이오매스 에너지의 수요가 증대됨에 따라 부족한 국내 자원문제의 극복과 친환경 에너지의 안정적인 공급에 기여할 수 있다.

Description

톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법{Method for manufacturing wooden pallet}
본 발명은 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 목재, 나뭇가지, 갈대 등의 각종 바이오매스를 톱밥 형태로 분쇄하고, 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 친환경 비닐 수지와 혼합하여 고온의 열로 쪄서 자연 냉각시켜 형성되는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법에 관한 것이다.
석유를 비롯한 화석연료는 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있으며, 비교적 가격이 고가이기 때문에 경제에 미치는 영향이 클 뿐만 아니라 매장량도 점차 감소되어 장차 어느 시기에는 고갈될 것이다. 이에 따라서 대체 에너지원의 개발이 절실한 실정이다.
이렇게 환경오염 문제를 해결하기 위한 방안과 친환경 에너지에 대한 관심이 커짐에 따라 화석 연료를 대체할 수 있는 신재생 에너지와 같은 에너지원의 개발이 요청되고 있다.
잘 알려진 바와 같이, 석유 등과 같은 화석연료는 자원이 점차 고갈되어 가고 있는 상황이고, 또한 화석 연료의 사용은 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있다.
우리의 각 가정과 사무실, 그리고 산업현장에서는 매일 32만 톤이라는 어마어마한 양의 폐기물이 배출됩니다. 이 중 83.5%가 분리수거 등을 통해 재사용 및 재활용되고 일부는 소각(5.4%), 매립(8.0%)돠거나 해양배출(3.0%) 등의 형태로 처리되고 있다.
하지만 각 가정과 산업현장에서 쓰레기 분리수거 후 최종적으로 남은 쓰레기를 모아 처리하는 종량제봉투 속에도 훌륭한 에너지원이 숨어 있습니다. 폐기물 고형연료화(RDF) 사업은 더 이상 가치가 없다고 판단하여 땅 속에 매립하던 폐기물 속에서 가연성 물질을 추출하여 폘렛형의 고형연료(RDF, Refuse Derived Fuel)를 만들어 사용한다.
1995년부터 시행된 ‘쓰레기 종량제’ 덕분에 우리나라 국민들의 쓰레기 분리배출 의식은 세계 최고 수준입니다. 하지만 쓰레기를 100% 완벽하게 분리수거 한다는 것은 여전히 불가능한 일입니다. 그렇다보니 각 가정에서 배출되는 종량제봉투 속에는 작은 쇠붙이나 캔 같은 물질 재활용이 가능한 유가자원부터 종이, 필름류, 플라스틱류, 작은 목재, 고무 등과 같은 가연성 물질, 그리고 수분이 포함된 음식물 쓰레기등의 물질이 다양하게 담겨 있습니다.
이렇듯 여러 가지의 물질이 섞인 종량제 봉투속에서 에너지화할 수 있는 가연성 물질을 분리/선별 하는 작업이 고형연료를 만드는 작업의 1단계입니다. 이 과정에서 다이옥신 등 발암물질 배출의 원인이 되는 PVC(염화비닐수지), 수분, 불에 타지 않는 철/캔 등 비가연성 물질 등은 따로 처리하고 있다.
한편, 선별된 가연성 쓰레기를 모아 연료로서의 가치가 높은 고형연료(RDF)를 만드는데, 성형 형태의 펠렛 타입 RDF와 미성형 형태의 플르푸타입 RDF로 구분하는데, 고형연료를 사용하게 되면 여러 가지의 종류가 혼합된 폐기물을 단순히 소각할 때보다 훨씬 높고 고른 발열량을 얻을 수 있다.
RDF는 발열량이 높은 쓰레기로 이루어져 불에 태울 때 고른 화력을 내기 때문에 전용발전소, 산업용보일러, 시멘트 소성로, 석탄화력발소 혼소 등에서 다양하게 이용될 수 있다.
또한, 각 지역 난방회사 등에 판매되어 일반 가정의 난방열로 공급하기도 한다. 폐기물에서 뽑아낸 RDF는 천정부지로 치솟고 있는 원유수입의 부담을 덜어주는데 도움이 될 뿐만 아니라, 그동안 매립과 단순소각 처리로 인해 발생되던 토양오염과 대기오염을 줄여 매립지 선정과 이의 관리 과정에서 발생하는 여러 가지 사회적 비용을 낮춰 준다. 또한, 온실효과를 유발하는 화석연료를 대체할 수 있어 환경의 질 개선에도 큰 역할을 담당하고 있다.
그러나, 가연성 쓰레기를 이용하여 고형연료(RDF)를 만들어 사용시 높은 발열량을 얻을 수 있지만, 쓰레기에 포함되는 있는 물질중 소각시 발생하는 다이옥신 등의 발암물질 배출을 통해 2차적인 환경오염 및 대기오염의 문제가 대두되고 있는 것이 현실이다.
한편, 우리나라는 에너지 수요의 95% 정도를 수입에 의존하는 에너지 소비국가로 전체 수입액 중 약 25%를 에너지 수입에 사용하고 있는 가운데 장래 화석 에너지의 고갈 및 지구 온난화에 대비한 대체 에너지 개발 및 보급의 필요성이 부각되고 있다.
대체 에너지로 태양광, 풍력, 수력, 원자력 등이 있으나, 바이오매스 연료도 중요한 대체 에너지로 인정받고 있다. 특히, 목질계 바이오매스 펠릿은 연소시 석유 연소에 비하여 NOx와 SO2 배출량이 약 1/27의 저감효과를 가지는 것으로 분석되고 있어서 기후변화 대응 및 온실가스 감축의 유용한 수단으로 주목받고 있다.
국내에서 벌채나 수종 갱신의 결과로 발생하는 이용 가능한 임목 부산물의 양은 연간 704만㎥ 로 실제로 이용되는 분량은 317만㎥ 에 불과하다. 또한 벌채 후 버려지는 임목 부산물의 경우 연간 100만㎥ 가 넘는다.
임목 부산물을 숲 속에 쌓아둠으로써 발생하는 손해와 위험도 상당하다. 임목 부산물은 산불 발생 위험을 높이고 나무를 심을 공간을 잠식하기도 하므로 적절하게 임목 부산물을 처리할 필요성이 높다.
고유가로 말미암아 전세계 경제의 경기침체가 두드러지고 있는 현 상황을 감안하면 대체 에너지원의 개발이 더욱 절실한 실정이다. 그러한 에너지원의 개발 예로, 목재 자원을 들 수 있다.
이런 측면에서 임목 부산물을 자원화할 수 있는 방안이 필요하며, 임목 부산물을 연료용 펠릿으로 제조하여 산업계나 일반 가정에 공급할 수 있다면 많은 이점이 있을 것이다.
목질계 바이오매스를 연료로 활용하는 방안으로 고체연료로 우드칩, 목질 펠릿, 목질 브라켓, 목탄이 있고, 액체 연료로 바이오 오일 또는 바이오 에탄올이 있으며, 기체 연료로는 합성가스가 있다.
상기한 에너지원으로 목재가 주목되고 있다. 종래에는 가구를 비롯한 목재 제품의 제작에서 발생되는 잡목이나 톱밥 등이 에너지 자원으로 이용되지 못하고, 주로 소각 처리되었으나, 최근에는 톱밥을 이용한 고령연료를 제조하려는 기술들, 특히 펠릿화한 에너지원의 기술 개발에 많은 관심이 집중되고 있는데, 우드 펠릿 성형 장치는 목재, 나뭇가지, 갈대 등의 각종 바이오매스를 톱밥 형태로 분쇄하여 펠릿 보일러의 연료로 사용하기 위한 목재 펠릿을 성형하는 설비이다.
종래의 우드 펠릿 성형 장치와 관련된 기술은 대부분 목재를 톱밥으로 가공한 후 이를 건조하고, 분쇄한 다음 성형하여 펠릿으로 가공하며, 이후 포장하여 제품화하는 방식으로 제조하고 있다.
특히 목질 펠릿은 톱밥이나 목피 및 폐목재를 균일하게 파쇄하고 압축하여 펠릿으로 성형하는 과정을 통해서 제조되는데, 현재까지는 폐기되었던 잔 나뭇가지나 나뭇잎을 이용한 목질 펠릿의 제조는 이루어지지 않고 있다.
이에 본 발명은 톱밥 및 비닐 수지를 함유하고 쉽게 분쇄되지 않고 장기간 보관이 용이한 펠릿 제조방법을 제안하고자 한다.
[특허문헌]
1. 목재펠릿 제조방법 및 목재펠릿 제조 설비(Method for manufacturing wooden pallet and facility for manufacturing wooden pallet)(특허등록번호 제10-0878051호)
2. 목재 펠릿 제조장치 및 제조방법(APPARATUS FOR MANUFACTURING WOODEN PALLET AND METHOD THEREOF)(특허출원번호 제10-2009-0030808호)
3. 우드펠렛제조방법(Producing method for wood pellet)(특허등록번호 제10-1165710호)
4. 우드 펠릿 제조 장치(Apparatus for manufacturing a wood pellet)(특허등록번호 제10-1277308호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 목재, 나뭇가지, 갈대 등의 각종 바이오매스를 톱밥 형태로 분쇄하고, 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 친환경 비닐 수지와 혼합하여 고온의 열로 쪄서 자연 냉각시켜 형성되는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 밀링절차를 통해 톱밥의 친밀성을 유지하여 우드 펠릿이 1차적으로 쉽게 부서지는 현상을 방지할 수 있고, 합성 비닐 수지와 결합되어 압출, 스팀 및 자연 냉각절차를 통해 우드 펠릿의 수분 함유량, 친밀성 및 이 유지되어 우드 펠릿의 부서짐, 물에 흡수시 퍼짐 현상을 방지할 수 있는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법는, 원목 또는 폐 나무를 수거하여 톱밥제조기를 통해 수거된 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하고, 합성비닐 수지를 파쇄하여 우드 펠릿 생성을 위한 원재료를 준비하는 제 1 공정; 톱밥 제조장치를 통해 파쇄 또는 분쇄된 톱밥이 톱밥보관 호퍼에 적재되고, 적재된 톱밥은 건조장치로 이송하여 건조하고, 먼지 제거장치로 이송되어 건조된 톱밥에 포함된 먼지, 불순물 제거하는 제 2 공정; 먼지, 불순물이 제거된 톱밥은 펠릿 제조에 필요한 치밀성을 유지하기 위해 그라인딩 장치로 이송되어 밀링공정을 진행하는 제 3 공정; 상기 제 3 공정을 통해 밀링 처리된 톱밥 93 ~ 98중량%과 분쇄된 합성 비닐 수지 2 ~ 7중량%을 펠릿 생성장치에서 혼합하고 750 내지 1000 kg/cm3 압력으로 압출하고 스팀장치를 통해 800℃ 온도로 쪄서 작은 원통 형태의 토출구를 통해 성형된 펠릿을 토출하는 제 4 공정; 및 상기 제 4 공정에서 성형되어 토출된 펠릿을 냉각 켄베이어를 통해 냉각장치로 이송하여 송풍기를 이용하여 자연 건조하고 일정크기로 절단하는 제 5 공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법은, 합성 비닐 수지는 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 중 어느 1개 또는 하나 이상을 선택적으로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법은, 상기 제 4 공정에서 펠릿 생성장치에 혼합되는 톱밥과 합성비닐 수지는 톱밥이 97 중량%, 합성 비닐 수지가 3중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법은, 상기 밀링공정을 통해 톱밥이 1차적으로 쉽게 부서지는 현상을 방지할 수 있고, 합성 비닐 수지와 결합되어 압출, 스팀 및 자연 냉각절차를 통해 우드 펠릿의 수분 함유량, 친밀성 및 이 유지되어 우드 펠릿의 부서짐, 물에 흡수시 퍼짐 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법는, 목재, 나뭇가지, 갈대 등의 각종 바이오매스를 톱밥 형태로 분쇄하고, 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 친환경 비닐 수지와 혼합하여 고온의 열로 쪄서 자연 냉각시켜 형성됨으로서 비닐 수지를 통해 톱밥과 압착시 형성된 우드 펠릿이 부서지거나 물 흡수시 퍼짐 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 실시예에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조 방법은 부서짐 또는 물 흡수에 따른 퍼짐 현상이 방지되어 다른 목질계 연료보다 안정성, 균질성, 사용편리성, 친환경성, 운송/보관의 용이성이 우수하고 무공해 친환경 연료로서 온실가스 배출이 없고 에너지 절감을 위한 대체 재생에너지원을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 실시예에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조 방법은 밀링공정을 통해 톱밥의 친밀성을 유지하여 우드 펠릿이 1차적으로 쉽게 부서지는 현상을 방지할 수 있고, 합성 비닐 수지와 결합되어 압출, 스팀 및 자연 냉각절차를 통해 우드 펠릿의 수분 함유량, 친밀성 및 이 유지되어 우드 펠릿의 부서짐, 물에 흡수시 퍼짐 현상을 방지하여 우수한 우드 펠릿을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 실시예에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조 방법은 경제적인 산림 바이오매스 에너지의 수요가 증대됨에 따라 부족한 국내 자원문제의 극복과 친환경 에너지의 안정적인 공급에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법의 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법의 흐름도
도 3은 도 1에 따라 제조된 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿의 상태도
도 4는 연료용 우드 펠릿의 평가 기준표
도 5는 본 발명에 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿의 시험성적서.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
일반적으로 펠릿은 조그만 원기둥 모양의 압축된 형태의 제제를 의미한다. 특히, 우드 펠릿은, 산림 부산물 또는 목재를 가공하며 발생하는 잉여 목재조각을 이용하여 제조한다. 또한, 펠릿 형태는 저장성과 운반성이 용이하여 연료로 사용하는 우드 펠릿 뿐만 아니라 펠릿형 동물 사료의 제조에도 널리 사용된다.
우드 펠릿은 석유자원과는 다르게 조림(造林)과정에서 상시 발생하여 순환성이 매우 뛰어나면서도 화석연료에 비하여 오염물질의 발생량도 상대적으로 낮은 자원이다. 우드펠릿은, 최근까지도 농촌지역 및 도시의 일반 가정집에서도 사용되고 있으며, 최근에는 펜션, 별장 등에서 난방 및 분위기 연출의 목적으로 많이 활용되는 우수한 연료이다. 특히 농촌지역에서는 겨울철 작물을 재배할 때 에너지비용 부담을 줄일 수 있다는 장점도 있어서, 최근 지방자치단체에서도 설치 시설비를 지원하고 있는 등 활용도가 높은 대체에너지 중 하나이다.
이에 본 발명에 따른 연료용 우드 펠릿은 목재, 나뭇가지, 갈대 등의 각종 바이오매스를 톱밥 형태로 분쇄하고, 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 친환경 비닐 수지와 혼합하여 고온의 열로 쪄서 자연 냉각시켜 형성되는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법을 제안하고자 한다.
이에 본 발명에 사용되는 친환경 비닐 수지의 특징을 살펴보면, 먼저, 폴리락트산(PLA) 수지는 탄소중립(carbon neutral) 재료의 대표적인 수지로서 식물의 바이오매스 원료로부터 제조되는데, 소각이나 생분해 처리로 CO2를 배출해도 그 탄소는 원료식물이 대기중의 CO2를 광합성에 의해 도입되는 것이기 때문에 대기중에 CO2 농도를 증가시키지 않는 특징이 있다.
또한, 폴리카보네이트 수지는 비스페놀(bisphenol) A와 포스겐(phosgene) 등을 반응시켜 제조하는 열가소성 수지로서, 비결정성이기 때문에 투명하다. 기계적 강도가 높고 내열성ㆍ전기 절연성이 뛰어나며, 충격강도는 열가소성 수지 중 가장 높다. 또한, 흡습으로 인한 치수 변화가 대단히 적고, 온도 변화에 따른 물리특성이 안정된 여러 가지 특성을 갖고 있어 환경 변화에 강한 엔지니어링 플라스틱으로서, VTR과 OA기기 등, 전기ㆍ전자분야, 자동차 범퍼, 카메라, 시계 등의 기계분야, 인공 장기 같은 의료분야에 이용되고 있다. 투명성, 내열성, 치수 안정성을 살린 광학 정보분야에 이용된다.
또한, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지는 아크릴로니트릴 부타디엔 및 스티렌의 3성분으로 되는 내충격성수지로 이들 3성분의 머리글자를 따서 ABS 수지라고 칭하는데, 이는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체와 NBR과의 폴리머블렌드에 의한 블렌드형과 BR, 또는 SBR 라텍스의 공존하에 스티렌과 아크릴로니트릴을 그래프트 공중합해서 얻어지는그래프트형의 2종류가 있는데 현재의 ABS수지는 그 대부분이 그래프트형이라고 하며, 이 수지의 자연색은 염황색으로 보통 불투명한데 현재에는 투명품종도 준비되고 있으며, ABS 수지의 특징은 넓은 온도범위에 걸쳐서 우수한 내충격강도를 가짐과 동시에 우수한 인장강도, 강성, 내열성을 함께 가진 것이다. 그외에 전기적 성질, 내유성, 내약품성, 내오염성이 우수해서 사출 압출 취입서형 캘린더 가공등 모든 성형법이 적용되고 성형수축도 작고, 성형품은 아름다운 광택과 우수한 치수 안정성, 내크리이프성이 있고 또 진공성형 도장 금속도금 등의 2차가공도 용이한 등 밸런스 잡힌 물성과 가공성이 있다.
ABS 수지는 각종 가연 전기 등의 약전기기 부품이나 캐비닛 하우징류를 중심으로 기타 일반기기의 하우징 자동차의 내ㆍ외장부품 완구 잡화관계 PVC의 개질 보강재 등 광범위에 사용된다.
부가적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 중축합하여 얻을 수 있는 포화폴리에스테르이다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 폴리부틸렌테레프탈레이트보다 분자쇄의 길이가 짧고 잘 휘어지지 않는 구조이므로 강성,내열성 등이 좋으나 결정화속도를 촉진시키기 때문에 110℃ 이상으로 할 필요가 있다. 그렇지 않으면 100℃ 이하에서는 카르본산나트륨염이나 칼륨염을 첨가하는 방법이 있고, 가소제로서 지방족유기에스테르 등을 첨가하여 결정화를 촉진하는 방법등이 있다.
비강화 PET는 성형성, 내충격성, 내열화성에 문제가 있어 glass섬유 강화물로 주로 사용된다. 그러나 최근 연신흡입 기술의 개발로 인해 비강화 PET의 소비가 급격히 늘어나고 있다. PET는 PBT와 달라서 그대로 결정화가 어려우므로 성형재료로서의 내츄럴 그레이드는 없다. 유리 함유율 30%가 기본이지만 고강성, 저수축용에는 더욱 고함유인 것도 있다. 또 낮은 휨용, 폴리머의 유동 방향에 의한 물성의 차이를 최소로 억제하기 위한 마이카 등이 무기질 병용 그레이드가 있다.
PET는 열가소성 수지 가운데 최고의 내열성을 갖고 있고, 피로 강도가 우수하고 전기적 특성이 우수하며, 온도, 습도의 영향을 적게 받으며, 유기용제, 유류에 대한 저항성이 크고, 흡수성이 적고, 칫수 안정성이 우수하고, 응력 크랙의 염려가 없는 특징이 있는데, 생활용품, 장남감, 전기절연체, 라디오와 텔레비젼 케이스, 포장재에 사용되고, 플라스틱 음료수 병의 대부분을 차지하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿의 제조방법의 세부절차를 살펴보면, 먼저, 도 1은 본 발명에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조장식의 모식도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿의 제조과정은 A의 원목 파쇄 및 분쇄공정과 B의 톱밥 건조 공정, C의 톱밥 먼지 제거 공정, D의 밀링공정, E의 원료혼합, 압축 및 스팀공정, F의 생산된 우드 펠릿의 냉각 및 포장공정으로 이루어진다.
A의 원목 파쇄 및 분쇄공정에서, 우드 펠릿을 생산하기 위한 원목, 나무를 파쇄하거나 분쇄하고 파쇄 및 분쇄되어 생선된 톱밥을 이송장치를 통해 건조장치로 이송하게 된다.
이후, C의 먼지 제거 공정 장치를 통해 건조된 톱밥에 대하여 불순물을 제거하고 일정 크기 이상의 것을 걸러내어 균질한 톱밥만을 선별하게 된다.
상기의 절차에 의해 선별된 톱밥을 밀링장치로 이송하여 일정 밀도가 되도록 밀링공정을 진행하고, 균질된 톱밥과 친환경 비닐 수지를 혼합 및 압축하고 고열로 져서 스팀공정을 진행한다.
압축 및 스팀공정을 통해 생성된 우드 펠릿을 컨베이어 상으로 이동하여 송풍기로 자연 냉각하고 일정크기로 우드 펠릿을 절단하여 포장함으로써 우드 펠릿 제조공정을 마무리한다.
도 2는 본 발명에 따른 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조공정을 도시한 흐름도이다. 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 그 세부공정을 설명한다. 이하, 각 공정에 사용되는 기계장치는 펠릿 제조시 적용되는 것으로 구체적인 기계장치의 도면은 생략하고 통상의 명칭으로 설명하고자 한다.
먼저, 원목파쇄 및 분쇄공정은 우드 펠릿 생성을 위한 원재료를 준비하는 공정으로서, 원목 또는 폐 나무를 수거하여 톱밥제조기를 통해 수거된 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하게 된다.(S100 단계) 다른 경우 이미 제조된 톱밥이 공장의 바닥면에 쌓여 있고 이러한 톱밥을 이용할 수도 있다. 이와 같은 톱밥이 생산되는 나무는 다양한 방법으로 채집된 것을 포함하는데, 예를 들어 주벌뿐만 아니라 간벌로 채집된 나무도 포함한다.
한편, 본 발명에 우드 펠릿은 비닐 수지와 톱밥이 혼합되어 펠릿이 형성되는데, 우드 펠릿 제조를 위해 비닐 수지를 일정크기로 분쇄하여 준비하게 된다.(S150 단계)
이때, 사용되는 비닐 수지는 친환경 비닐 수지로서, 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 선택적으로 혼합하여 사용하거나, 특정 수지를 제한하여 사용할 수 있다. 본 발명의 우드 펠릿에 혼합되는 비닐 수지는 전체 중량중 3중량% 내외가 사용되고, 비닐 수지를 통해 톱밥과 압착시 펠릿 형성된 톱밥이 부서지거나 물 흡수시 퍼짐 현상을 방지할 수가 있다.
상기 절차의 톱밥 제조기를 통해 파쇄 또는 분쇄된 톱밥이 톱밥보관 호퍼에 적재되고, 적재된 톱밥은 톱밥 이송컨베이어를 통해 건조장치로 이송하여 건조되고(S200 단계), 이물질 제거를 위해 이송컨베이어를 통해 먼지 제거 장치로 이동되어 건조된 톱밥에 포함된 먼지, 불순물 제거를 하게 된다.(S300 단계)
먼지제거장치를 통해 먼지, 불순물이 제거된 톱밥은 펠릿 제조에 필요한 치밀성을 유지하기 위해 그라인딩 장치로 이송되어 밀링공정을 진행한다.(S400 단계)
상기 밀링공정을 통해 톱밥은 1차적으로 쉽게 부서지는 현상을 방지할 수 있고, 합성 비닐 수지와 결합되어 2차적으로 부서지는 현상이 보완되고, 하기에 기술될 압축, 스팀공정 및 냉각공정을 통해 밀집, 치밀성이 유지된다.
이후, 상기 그라이딩 장치를 통해 밀링처리된 톱밥과 분쇄된 합성 비닐 수지를 펠릿 생성장치 내 호퍼에 함께 혼합하고(S500 단계) 압착하여 스팀장치로 800℃ 온도로 쪄서 토출구를 통해 생성된 펠릿이 토출되게 된다.(S600 단계)
상기 펠릿 생성장치의 호퍼내에 혼합되는 톱밥과 합성비닐 수지는 전체 100중량%을 고려할 때 톱밥이 93 ~ 98중량%, 합성 비닐 수지가 2 ~ 7중량%을 구비하게 되는데, 바람직하게는 톱밥이 97 중량%, 합성 비닐 수지가 3중량%으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 펠릿 생성장치를 이용하여 혼합된 톱밥과 합성 비닐수지를 750 내지 1000 kg/cm3 압력으로 압출하고 스팀장치를 통해 800℃ 온도로 쪄서 작은 원통 형태로 우드 펠릿을 성형할 수 있으며 필요에 따라 제조된 우드 펠릿의 크기나 중량은 조절될 수 있다.
상기 펠릿 생성장치에서 생성된 펠릿은 냉각 켄베이너를 통해 냉각장치로 이송하게 되는데, 이때, 냉각장치로 이송되는 일련의 생성된 우드 펠릿은 송풍기를 이용하여 자연 건조한다.(S700 단계) 건조된 펠릿을 일정크기로 절단하여 패킹 장치를 통해 포장하여 우드 펠릿을 생성하게 된다.
한편, 상기 냉각장치에서 송풍기로 자연 건조된 우드 펠릿은 수분함유량, 친밀성이 유지되어 생성된 우드 펠릿의 부서짐, 물에 퍼짐 현상이 유지되게 된다.
상기의 절차에 의해 제조된 형성된 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿은 첨부된 도 3과 같이 생성되는데, 펠릿의 용도에 따라 그 크기와 길이를 가변적으로 적용할 수 있다.
첨부된 도 4는 연료용 우드 펠릿의 평가 기준표를 나타내는데, 본 발명에 따라 생성된 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿은 첨부된 도 5에 도시된 시험성적서와 같이 산림청 고시 및 각 발전소에 제시되는 크기, 내구성, 함수율, 발열량을 충족시키고, 특히 황, 염소, 질소 및 무기금속에 따른 환경기준을 충족시키는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (4)

  1. 원목 또는 폐 나무를 수거하여 톱밥제조기를 통해 수거된 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하고, 합성비닐 수지를 파쇄하여 우드 펠릿 생성을 위한 원재료를 준비하는 제 1 공정;
    톱밥 제조장치를 통해 파쇄 또는 분쇄된 톱밥이 톱밥보관 호퍼에 적재되고, 적재된 톱밥은 건조장치로 이송하여 건조하고, 먼지 제거장치로 이송되어 건조된 톱밥에 포함된 먼지, 불순물 제거하는 제 2 공정;
    먼지, 불순물이 제거된 톱밥은 펠릿 제조에 필요한 치밀성을 유지하기 위해 그라인딩 장치로 이송되어 밀링공정을 진행하는 제 3 공정;.
    상기 제 3 공정을 통해 밀링 처리된 톱밥 93 ~ 98중량%과 분쇄된 합성 비닐 수지 2 ~ 7중량%을 펠릿 생성장치에서 혼합하고 750 내지 1000 kg/cm3 압력으로 압출하고 스팀장치를 통해 800℃ 온도로 쪄서 작은 원통 형태의 토출구를 통해 성형된 펠릿을 토출하는 제 4 공정; 및
    상기 제 4 공정에서 성형되어 토출된 펠릿을 냉각 켄베이어를 통해 냉각장치로 이송하여 송풍기를 이용하여 자연 건조하고 일정크기로 절단하는 제 5 공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    합성 비닐 수지는 폴리락트산(PLA) 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 중 어느 1개 또는 하나 이상을 선택적으로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 공정에서 펠릿 생성장치에 혼합되는 톱밥과 합성비닐 수지는 톱밥이 97 중량%, 합성 비닐 수지가 3중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀링공정을 통해 톱밥이 1차적으로 쉽게 부서지는 현상을 방지할 수 있고, 합성 비닐 수지와 결합되어 압출, 스팀 및 자연 냉각절차를 통해 우드 펠릿의 수분 함유량, 친밀성 및 이 유지되어 우드 펠릿의 부서짐, 물에 흡수시 퍼짐 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 톱밥 및 비닐 수지를 함유한 연료용 우드 펠릿 제조방법.
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