KR20190060996A - 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법 및 장치 - Google Patents

소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법으로서,
- 적어도 하나의 회전식 오토 클레이브(18)에서 소비 후 흡수성 위생 제품의 연속 뱃치를 멸균하는 단계;
- 멸균된 흡수성 위생 제품을 파쇄하고 플라스틱 및 셀룰로오스를 포함하는 멸균 및 파쇄된 재료를 얻는 단계,
- 플라스틱 및 셀룰로오스를 포함하는 멸균 및 파쇄된 재료를 건조시키는 단계; 및
- 적어도 하나의 원심 분리기(66)에서 상기 멸균되고 파쇄되고 건조된 재료에서 플라스틱으로부터 셀룰로오스를 분리하는 단계
를 포함한다.

Description

소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법 및 장치
본 발명은 소비 후 흡수성 위생 제품의 재활용에 관한 것이다.
"흡수성 위생 제품"이란 용어는 일반적으로 아기용 기저귀, 성인용 요실금용 패드, 위생 타월, 베드 라이닝 등과 같은 일회용 흡수성 제품을 지칭한다.
본 발명은 특히 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일회용 흡수성 위생 제품은 일반적으로 플라스틱 재료의 불 침투성 시트, 셀룰로오스 플러프(fluff) 및 초 흡수성 중합체로 형성된 흡수 요소, 부직포의 투과성 시트, 탄성 요소 등을 포함하는 여러 가지 재료로 구성된다. 흡수성 위생 제품의 재활용은 주요 제품, 일반적으로 플라스틱과 셀룰로오스를 분리하는 것으로 구성된다.
흡수성 위생 제품을 재활용하는 방법 및 장치는 이들이 생산 후 흡수성 위생 제품 또는 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하기 위한 것인지의 여부에 따라, 2 개의 카테고리로 분류된다.
생산 후 흡수성 위생 제품은 생산 방법의 폐기물이다. 플라스틱 및 셀룰로오스를 생산 후 흡수성 위생 제품으로부터 분리하는 것은 일반적으로 생산 후 흡수성 위생 제품을 파쇄하고 플라스틱 및 셀룰로오스를 파쇄된 재료로부터 원심 분리함으로써 달성된다. 플라스틱과 셀룰로오스를 분리하는데 사용되는 원심 분리기는 천공된 드럼과, 파쇄된 질량을 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출시키는 천공된 드럼 내부에서 회전하는 회전자를 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 천공 드럼 외부에 수집되고 플라스틱 재료는 천공 드럼 내부에 남아 있고 회전자의 회전에 의해 생성된 기류에 의해 축 방향으로 추출된다. 생산 후 흡수성 위생 제품으로부터의 플라스틱 및 셀룰로오스 분리 방법의 예가 US 9393546 B2에 기술되어 있다.
생산 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오즈를 분리하는데 사용되는 장치는 소비 후 흡수성 위생 제품이 유기물 배출물, 박테리아를 포함하고 습도가 높기 때문에 소비 후 흡수성 위생 제품을 처리하는데 사용될 수 없다. 소비 후 흡수성 위생 제품을 재활용하려면 박테리아를 제거하기 위한 멸균 단계가 필요하다.
소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법은 공지되어 있으며, 이들은 물, 알칼리 및 비누에서 소비 후 흡수성 위생 제품을 세척하고 세척 중에 셀룰로오스를 플라스틱으로부터 분리하는 것을 포함한다. 이러한 재활용 기술의 예는 WO94/20668 및 WO96/27045에 기술되어 있다.
미국 특허 제5292075호는 소비 후 흡수성 위생 제품이 예비적으로 파쇄되는 방법을 기술한다. 파쇄된 재료는 그 내부에 플라스틱 재료를 유지하는 천공된 원통형 드럼을 포함하는 세탁기에서 세척된다. 셀룰로오스 펄프를 포함하는 액체는 천공된 원통형 드럼 외부에서 수집되고 이어서 탈수된다.
동일한 출원인에 의한 EP-A-2596810은 소비 후 흡수성 위생 제품을 멸균하기 위한 회전식 오토 클레이브를 기술한다. 오토 클레이브에는 제품을 사전에 파쇄하지 않고도 소비 후 흡수성 위생 제품이 로딩된다. 오토 클레이브 벽에서 순환하는 비접촉 스팀과, 제품과 직접 접촉하는 접촉 스팀에 의해, 멸균된 제품의 로딩을 포함하는 오토 클레이브를 닫고 멸균 온도까지 가열한다.
본 발명은 종래 기술에 따른 시스템보다 더 효율적인 소비 후 흡수성 위생 제품의 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구 범위의 주제를 형성하는 특성을 갖는 방법 및 장치에 의해 달성된다. 청구 범위는 본 발명과 관련하여 본 명세서에 제공된 개시의 완전한 부분을 형성한다.
본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 이는 단지 비 제한적인 예로서 주어진다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 II로 표시된 회전식 오토 클레이브의 종단면도이다.
도 2a는 도 2의 확대된 상세도이다.
도 3은 도 1의 화살표 Ⅲ으로 나타낸 분쇄기의 사시도이다.
도 4는 도 1의 화살표 IV로 나타낸 건조기 유닛의 개략적인 측면도이다.
도 5는 도 1의 화살표 V로 표시된 원심 분리기의 개략적인 측면도이다.
도 1은 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하기 위한 장치(10)를 도시한다.
장치(10)는 소비 후 흡수성 위생 제품이 재활용 수집물로부터 수집되는 저장 컨테이너(12)를 포함한다. 폐기물 수집 차량은 소비 후 흡수성 위생 제품을 배출 영역(14)으로 배출하고 컨베이어(16)는 소비 후 흡수성 위생 제품을 저장 컨테이너(12)에 로딩한다. 소비 후 흡수성 위생 제품은 약 150-300 kg/m3 정도의 밀도 및 65-80 %의 습도 함량을 갖는다.
장치(10)는 소비 후 흡수성 위생 제품을 멸균하기 위한 하나 이상의 회전식 오토 클레이브(18)를 포함한다. 도 2를 참조하면, 회전식 오토 클레이브(18)는 수평축 A를 따라 연장되고 회전 지지대(21)에 의해 축 A를 중심으로 회전 가능한 방식으로 지지되는 원통형 본체(19)를 포함한다. 회전식 오토 클레이브(18)는 제품의 로딩 및 언 로딩을 위해 개방될 수 있는 도어(20)를 갖는다. 오토 클레이브(18)의 내벽은 원통형 본체(19)에 고정된 나선형 돌출 리브(22)를 갖는다. 도 2a에 상세히 도시된 바와 같이, 본체(19) 및 나선형 리브(22)는 순환하는 증기를 위한 각각의 챔버(24, 26)를 갖는다. 본체(19)에는 오토 클레이브(18)의 챔버(24, 26)에 증기를 공급하기 위한 회전식 매니폴드(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 회전식 매니폴드는 또한 원통형 본체(19) 내부에 증기의 직접 분사를 허용한다. 회전식 매니폴드는 또한 원통형 본체(19) 내부로부터 공기 및 증기를 배출하고 챔버(24, 26)로부터 응축물을 추출하기 위한 채널을 구비한다.
도 1에 예시된 예에서, 장치(10)는 저장 컨테이너(12)로부터 나오는 소비 후 흡수성 위생 제품으로 교대로 로딩되는 2 개의 오토 클레이브(18)를 포함한다. 컨베이어(28)는 저장 컨테이너(12)로부터 제품을 픽업하여 오토 클레이브(18)쪽으로 운반한다. 2 개의 로더(30)는 제품을 각각의 오토 클레이브(18)에 로딩한다. 제품을 로딩하는 동안, 도어(20)는 개방되어 본체(19)로부터 분리되고, 원통형 본체(19)는 축 A를 중심으로 회전되어 점차적으로 제품을 뒤쪽으로 이동시킨다. 로딩이 완료되면, 도어(20)가 닫히고 오토 클레이브(18)가 약 130 ℃의 온도 및 약 2.5 bar의 내부 압력에 도달할 때까지 증기의 직접 및 간접적인 공급에 의해 가열되고 가압된다. 멸균 처리 동안, 오토 클레이브(18)는 축 A를 중심으로 시계 방향 및 반 시계 방향으로 교대로 회전한다. 멸균 처리는 제품의 온도를 박테리아를 완전히 멸균하는 온도인 121 ℃ 이상으로 하는 것을 목표로 한다.
멸균 처리의 말기에, 오토 클레이브(18) 내에 포함된 증기는 스크러버(34)에서 추출되고 정화된다. 이어서, 도어(20)가 개방되고 본체(19)가 회전하여 제품을 배출한다. 나선형 리브(22)는 로딩/언 로딩 개구를 향해 축(A)의 방향으로 제품을 이동시키는 스크류와 같이 작용한다. 오토 클레이브(18)를 떠나는 멸균된 재료는 저장 용기(32)에 수집된다.
오토 클레이브(18) 내의 제품의 멸균 처리는 뱃치 방식이다. 도 1의 예에서, 2 개의 오토 클레이브(18)가 교대로 작동한다. 제 1 오토 클레이브(18)가 멸균 처리를 수행하는 동안, 다른 오토 클레이브(18)는 멸균된 재료를 언로딩하고 새로운 뱃치를 로딩하는 작업을 수행한다. 이러한 방식으로, 오토 클레이브(18)의 하류에서 멸균된 재료의 본질적으로 연속적인 흐름을 얻을 수 있다.
오토 클레이브(18)를 떠나는 멸균된 재료는 약 300-400 kg/m3의 밀도, 80-100 ℃의 온도 및 70-85 % 정도의 습도를 갖는다. 저장 용기(32)로부터, 멸균된 재료는 컨베이어 벨트(38)에 의해 파쇄기(36)로 보내진다. 도 3은 멸균된 소비 후 흡수성 위생 제품을 파쇄하는데 사용될 수 있는 파쇄기(36)의 예를 도시한다. 파쇄기(36)는 모터(42)에 의해 구동되는 2 개의 로터(40)를 포함한다. 로터(40)에는 재료의 파쇄를 수행하는 톱니가 제공된다. 파쇄기(36)의 출구에서, 재료는 약 400-500 kg/m3 정도의 밀도, 약 75-95 ℃의 온도 및 70-85 % 정도의 습도를 갖는다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 파쇄기(36)를 떠나는 멸균 및 파쇄된 재료는 컨베이어(44)에 의해 건조기(42)로 보내진다. 건조기(42)는 내부에 수평 천공 컨베이어(48)가 수용되고 반대 방향으로 교대로 구동되고 수직으로 중첩되는 케이싱(46)을 포함한다. 컨베이어(44)는 재료를 상부 컨베이어(48)로 언로딩한다. 각 수평 컨베이어(48)의 출구에서, 재료는 하부 컨베이어 상에 떨어진다. 재료가 수평으로 이송되고 하나의 컨베이어로부터 하부 컨베이어로 순차적으로 통과하는 동안, 가열된 공기의 유동은 바닥으로부터 상향으로 케이싱(46)을 통과한다. 기류는 천공된 컨베이어(48) 및 그 위에 위치한 재료를 통과한다. 기류는 필터(52)에 연결된 팬(50)에 의해 발생된다. 기류는 증기가 공급되는 열교환기(54)의 전지에서 가열된다. 열교환기(42)를 떠나는 공기 흐름은 제 2 팬(56)에 의해 흡입되고 응축물 배출 장치(58) 및 스크러버(60)로 보내진다. 건조기(42)의 출구에서, 재료는 컨베이어 벨트(62) 상으로 언로딩된다. 건조기(42)는 재료의 가열을 가속시키고 건조 효과를 증가시키기 위해 상부 컨베이어(48)를 향하는 마이크로파 발생기를 구비할 수 있다. 건조기 입구의 재료는 약 70-90 ℃의 온도를 갖는다. 건조기(42) 내의 건조 공기의 온도는 약 140 ℃이다. 건조기(42)의 출구에서의 제품은 약 50-70 ℃의 온도, 약 35-50kg/m3의 밀도 및 약 5-20 %의 습도를 갖는다.
건조기(42)의 하류에서, 멸균되고 파쇄되고 건조된 재료는 플라스틱 및 셀룰로오스 분리가 수행되는 분리 유닛(64)으로 보내진다. 분리 유닛(64)은 적어도 하나의 원심 분리기를 포함한다. 도시된 예에서, 2 개의 원심 분리기(66, 67)가 캐스케이드로 제공된다.
도 5를 참조하면, 원심 분리기(66)는 분리될 재료를 위한 입구(70)를 갖는 베이스(68)를 포함한다. 원심 분리기(66)는 천공된 원통형 필터(74)가 수용되는 분리 챔버(72)를 포함하며, 그 내부에는 회전자(76)가 장착되고, 수평 축을 중심으로 회전 가능하다. 입구 재료는 천공된 필터(74)에 대해 내부로부터 반경 방향으로 외부로 돌출된다. 셀룰로오스는 플라스틱보다 치수가 작고 필터를 통과하여 제 1 출구(77)에서 수집되는 반면, 플라스틱은 필터(74)보다 안쪽에 남아 제 2 출구(78)에 수집된다. 바람직하게는, 제 1 원심 분리기(66)를 떠나는 플라스틱은 작은 천공을 갖는 필터를 갖는 제 2 원심 분리기(67)로 보내진다. 제 1 원심 분리기(66)의 출구에서, 85 내지 95 %의 순도의 셀룰로오스 및 60 내지 80 %의 순도의 플라스틱이 얻어진다. 제 2 원심 분리기의 출구에서, 85 내지 95 %의 순도의 셀룰로오스 및 85 내지 97 %의 순도의 플라스틱이 얻어진다.
도 1을 참조하면, 원심 분리기(66)의 출구에서, 셀룰로오스 흐름(80)은 셀룰로오스 파쇄기 및 셀룰로오스 펠리타이저(82)로 보내질 수 있다. 또한, 셀룰로오스 흐름을 셀룰로오스와 AGM을 분리하기 위한 분리기로 보내고, 높은 순도의 셀룰로오스를 얻을 수 있다.
제 2 파쇄기(66)를 떠나는 플라스틱은 플라스틱 파쇄기(84) 및 이어서 압출기 또는 압축 강화기(86)로 보내질 수 있다.
물론, 본 발명의 원리를 침해함이 없이, 상세한 구성 및 실시예는 하기의 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 설명되고 도시된 것에 대해 광범위하게 변경될 수 있다.

Claims (9)

  1. 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하는 방법으로서,
    - 적어도 하나의 회전식 오토 클레이브(18)에서 소비 후 흡수성 위생 제품의 연속 뱃치를 멸균하는 단계;
    - 멸균된 흡수성 위생 제품을 파쇄하고, 플라스틱 및 셀룰로오스를 포함하는 멸균 및 파쇄된 재료를 얻는 단계,
    - 플라스틱 및 셀룰로오스를 포함하는 멸균 및 파쇄된 재료를 건조시키는 단계; 및
    - 적어도 하나의 원심 분리기(66)에서 상기 멸균되고 파쇄되고 건조된 재료에서 플라스틱으로부터 셀룰로오스를 분리하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파쇄 단계의 말기에, 상기 멸균되고 파쇄된 재료는 70 내지 85 %의 습도를 갖는 것인, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파쇄 단계의 말기에, 멸균되고 파쇄된 재료는 400 내지 500 kg/m3의 밀도를 갖는 것인, 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건조 단계의 말기에, 상기 멸균되고 파쇄되고 건조된 재료는 5 내지 20 %의 습도를 갖는 것인, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 단계의 말기에, 멸균되고 파쇄되고 건조된 재료는 35 내지 50 kg/m3의 밀도를 갖는 것인, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    멸균되고, 파쇄되고 건조된 재료는 제 1 원심 분리기(66)로 보내지고, 상기 제 1 원심 분리기의 출구에서 셀룰로오스는 85 내지 95 %의 순도로 얻어지고 플라스틱은 및 60 내지 80 %의 순도로 얻어지는 것인, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 원심 분리기(66)를 떠나는 플라스틱은 제 2 원심 분리기(67)로 보내지고, 상기 제 2 원심 분리기(67)의 출구에서 셀룰로스는 85 내지 95 %의 순도로 얻어지고 플라스틱은 85 내지 97 %의 순도로 얻어지는 것인, 방법.
  8. 소비 후 흡수성 위생 제품으로부터 플라스틱 및 셀룰로오스를 분리하기 위한 장치로서,
    - 소비 후 흡수성 위생 제품을 멸균하기 위한 적어도 하나의 회전식 오토 클레이브(18),
    - 상기 적어도 하나의 회전식 오토 클레이브(18)로부터 멸균된 재료를 파쇄하도록 배치된 파쇄기(36),
    - 상기 파쇄기(36)로부터 멸균되고 파쇄된 재료를 건조시키도록 배치된 건조기(42),
    - 상기 건조기(42)로부터 재료를 수용하도록 배치된 적어도 하나의 원심 분리기(66)를 포함하는 분리 유닛(64)
    을 포함하는, 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 건조기(42)는 복수의 천공된 벨트 컨베이어(48)가 수직 방향으로 중첩되어 내장되고 서로 반대 방향으로 교대로 구동되는 케이싱(46)을 포함하고, 상기 컨베이어(48)는 위쪽으로 향하는 가열된 공기의 흐름에 의해 충돌되는 것인, 장치.
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