KR20190115605A - 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투입되는 폐합성수지를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄부; 상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지의 입자를 잘게 분쇄하는 분쇄부; 상기 분쇄부에서 분쇄된 폐합성수지를 스크류를 통해 이송하며 배출부로 압출하는 긴 원통형상의 이송 및 압출부; 상기 이송 및 압출부의 중앙부와 상기 배출부의 외측에 연결되어, 상기 이송 및 압출부에서 이송하는 폐합성수지에 열을 가하여 상기 폐합성수지 입자를 서로 결합하고 용융하는 고주파히팅부; 및 상기 이송 및 압출부의 끝단에 연결되어 상기 용융된 폐합성수지를 배출하는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 고주파히팅부에 의한 온도조절을 통하여 단일종류의 합성수지 뿐만 아니라 이종의 폐합성수지를 분류하지 않고 재생원료로 생산할 수 있도록 하여 재생원료 생산방법에 있어서 그 생산성과 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 고주파히팅부의 급속가열 등의 특성을 이용한 온도와 시간 조절을 통해 종래의 폐합성수지의 종류의 다양함으로 인해 발생하는 탄화나 미용융문제를 해결하여 고품질의 재생원료를 생산할 수 있다.
셋째, 고주파히팅부에서 급속가열, 내부가열, 균등가열 등이 가능하여 종래의 용융에 필요한 시설에 비해 그 시설이나 부지, 비용 측면에서 효율적인 이점이 있다.
넷째, 고주파히팅부의 2중가열로 다공질 펠릿을 형성할 수 있고, 이러한 다공질 펠릿은 공극이 없는 통상의 펠릿보다 화력이나 발화에 있어 유리한 면이 있어 재생원료로서의 가치를 높일 수 있다.

Description

고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법{A REGENERATION DEVICE EQUIPPED WITH HIGH FREQUENCY HEATING UNIT OF TWO KINDS OF RESIN AND A REGENERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종수지를 재활용하기 위한 재생원료 성형과정에서 고주파 히팅수단의 이중가열을 통해 이종수지를 용융 및 재생함으로써 재생원료의 품질과 생산성 향상을 도모할 수 있는, 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법에 관한 것이다.

이하 첨부되는 도면과 함께 배경기술을 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 플라스틱으로 통칭되는 합성수지는 가볍고 가공이 용이하며 쉽게 변질되거나 부패하지 않는 특성 등으로 인하여 산업용 및 생활 용품 등의 기초 소재로 광범위하게 사용되고 있다. 이에 따라 합성수지 제품의 사용량은 산업발전의 가속화로 인해 급격하게 늘어나 그 폐기량도 지속적으로 증가하고 있다. 이와 같은 폐합성수지의 처리는 주로 매립이나 소각 및 재활용을 위한 재생방법 등에 의해 이루어지고 있다.

그런데, 합성수지 제품은 폐기 후 수십 년 동안 분해되지 않을 뿐만 아니라 부피가 커서 취급이 불편한 단점 등으로 인하여 매립시에는 매립장소의 선정 등과 같은 많은 제약이 따르게 된다. 그리고 소각시에는 완전연소가 어려워 유독가스를 발생시키므로 대기오염에 대한 환경규제 등과 같은 제약이 따를 뿐만 아니라 소각장치의 시설 투자비가 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한 소각 후에도 중금속의 잔재가 남기 때문에 2차적인 환경오염을 일으키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 근래에 들어서는 폐합성수지의 적절한 처리대책이 사회적인 문제와 관심사로 대두 되고 있으며, 그 해결책으로서 폐합성수지의 재활용을 위한 재생처리가 가장 효과적이고 효율적인 폐합성수지 처리방법으로 제시되고 있다. 이와 같은 폐합성수지의 재활용을 위한 재생처리 방법은 자원의 재활용과 환경오염 방지 측면에서 실용화에 대한 연구 개발과 제품 상용화의 추진이 활발하게 전개되고 있다.

통상적으로 폐합성수지의 재생처리는 합성수지 폐품의 수집과 분쇄 및 압출 성형 과정을 통해 펠릿(pellet) 또는 칩(chip) 형태의 합성수지 재생원료로 생산하여 재활용하는 것으로서, 그와 관련된 선행기술들이 대한민국등록특허공보 제10-1091214호, 공개특허공보 제2003-0089187호 등에 개시되어 있다.

이러한 통상적인 폐합성수지의 재생처리방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 폐품의 수집과 세척단계를 거쳐 세척된 폐합성수지를 파쇄 및 분쇄한 후 분쇄된 폐합성수지를 용융하여 긴 국수형태로 뽑아 내고, 이러한 국수형태의 재생원료를 냉각한 후 펠릿형태로 다시 절단하게 되는 공정을 거치게 된다.

상기와 같은 통상적인 폐합성수지의 재생처리방법과 그 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 통상적으로 단일종류의 합성수지를 이용하여 재생원료를 생산하게 되는데, 이러한 경우 그에 따른 선별작업이 요구되는 등 재생원료 생산에 따른 효율, 생산성의 저하 요인이 되고 있었다.

둘째, 이종의 합성수지를 원료로 하여 재생원료를 생산하는 경우 용융점이 폐합성수지마다 서로 달라, 고온의 경우 저온의 용융점을 가진 폐합성수지는 탄화가 발생할 수 있었고, 저온의 경우 고온의 용융점을 가진 폐합성수지는 용융되지 않는 등 생산된 재생원료의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

셋째, 상기와 같은 통상적인 재생장치의 경우 폐합성수지의 용융에 필요한 시간이 필요하므로 용융시설이 길어지는 등 그 공정에 필요한 시설 및 부지 등이 대규모로 필요한 문제점이 있었다.

대한민국등록특허공보 제10-1091214호(공고일자: 2011년12월07일)

본 발명인 이종수지 재생장치 및 이를 이용한 재생방법이 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.

첫째, 통상적으로 단일종류의 합성수지를 이용하여 재생원료를 생산하게 되는데, 이러한 경우 그에 따른 선별작업이 요구되는 등 재생원료 생산에 따른 효율, 생산성의 저하 요인이 되는 문제점을 해결하고자 한다.

둘째, 이종의 합성수지를 원료로 하여 재생원료를 생산하는 경우 용융점이 폐합성수지마다 서로 달라, 고온의 경우 저온의 용융점을 가진 폐합성수지는 탄화가 발생할 수 있었고, 저온의 경우 고온의 용융점을 가진 폐합성수지는 용융되지 않는 등 생산된 재생원료의 품질이 저하되는 문제점을 해결하고자 한다.

셋째, 상기와 같은 통상적인 재생장치의 경우 폐합성수지의 용융에 필요한 시간이 필요하므로 용융시설이 길어지는 등 그 공정에 필요한 시설 및 부지 등이 대규모로 필요한 문제점을 해결하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법은, 투입되는 폐합성수지를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄부; 상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지의 입자를 잘게 분쇄하는 분쇄부; 상기 분쇄부에서 분쇄된 폐합성수지를 스크류를 통해 이송하며 배출부로 압출하는 긴 원통형상의 이송 및 압출부; 상기 이송 및 압출부의 중앙부와 상기 배출부의 외측에 연결되어, 상기 이송 및 압출부에서 이송하는 폐합성수지에 열을 가하여 상기 폐합성수지 입자를 서로 결합하고 용융하는 고주파히팅부; 및 상기 이송 및 압출부의 끝단에 연결되어 상기 용융된 폐합성수지를 배출하는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폐합성수지는, 나일론과 PE의 이종수지이며, 상기 분쇄부는, 상기 파쇄부에서 파쇄되는 폐합성수지를 회전칼날에 의해 입자를 잘게 분쇄하고, 분쇄된 폐합성수지는 다수의 관통구멍이 형성되는 거름막을 통과하도록 하며, 상기 폐합성수지의 거름막 통과가 용이하도록 하방향의 공기유동을 형성하는 회전날개를 포함하며, 상기 고주파히팅부는, 상기 이송 및 압출부의 중앙부 외측에 연결되어 상기 폐합성수지의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅부; 및 상기 배출부의 외측에 연결되어 상기 제1고주파히팅부에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅부;를 포함하도록 할 수 있다.

또한, 상기 이종수지 재생장치를 이용하여, 투입되는 폐합성수지를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계에서 파쇄되는 폐합성수지를 회전칼날에 의해 입자를 잘게 분쇄하고, 상기 분쇄된 폐합성수지를 다수의 관통구멍이 형성된 거름막을 통과하도록 하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐합성수지를 스크류를 통해 이송하며 배출부로 압출하는 이송 및 압출단계; 상기 이송 및 압출단계에서 이송하는 폐합성수지에 열을 가하여 상기 폐합성수지 입자를 공극을 형성하도록 결합하며 용융하는 고주파히팅단계; 및 상기 고주파히팅단계에서 공극을 형성하도록 결합하여 용융된 폐합성수지를 배출하는 배출단계;를 포함하되, 상기 고주파히팅단계는, 상기 폐합성수지의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅단계; 및 상기 제1고주파히팅단계에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 고주파히팅부에 의한 온도조절을 통하여 단일종류의 합성수지 뿐만 아니라 이종의 폐합성수지를 분류하지 않고 재생원료로 생산할 수 있도록 하여 재생원료 생산방법에 있어서 그 생산성과 효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 고주파히팅부의 급속가열 등의 특성을 이용한 온도와 시간 조절을 통해 종래의 폐합성수지의 종류의 다양함으로 인해 발생하는 탄화나 미용융문제를 해결하여 고품질의 재생원료를 생산할 수 있다.

셋째, 고주파히팅부에서 급속가열, 내부가열, 균등가열 등이 가능하여 종래의 용융에 필요한 시설에 비해 그 시설이나 부지, 비용 측면에서 효율적인 이점이 있다.

넷째, 고주파히팅부의 2중가열로 다공질 펠릿을 형성할 수 있고, 이러한 다공질 펠릿은 공극이 없는 통상의 펠릿보다 화력이나 발화에 있어 유리한 면이 있어 재생원료로서의 가치를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치를 간략히 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치에 있어서 파쇄부와 분쇄부를 간략히 도시한 상세단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치에 있어서 압출부와 고주파히팅부 및 배출부를 간략히 도시한 상세단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치에 있어서 (a)는 분쇄된 폐합성수지, (b)는 입자간 결합된 폐합성수지 및 (c)는 결합 및 용융되고 절단된 펠릿형상을 간략히 도시한 개념도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생방법을 간략히 도시한 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치를 간략히 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치에 있어서 파쇄부와 분쇄부를 간략히 도시한 상세단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치에 있어서 압출부와 고주파히팅부 및 배출부를 간략히 도시한 상세단면도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생장치에 있어서 (a)는 분쇄된 폐합성수지, (b)는 입자간 결합된 폐합성수지 및 (c)는 결합 및 용융되고 절단된 펠릿형상을 간략히 도시한 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지 재생방법을 간략히 도시한 순서도로써 함께 설명한다.

종래의 통상적인 폐합성수지의 재생처리방법을 살펴보면, 먼저 폐품의 수집과 세척단계를 거쳐 세척된 폐합성수지를 파쇄 및 분쇄한 후 분쇄된 폐합성수지를 용융하여 긴 국수형태로 뽑아 내고, 이러한 국수형태의 재생원료를 냉각한 후 펠릿형태로 다시 절단하게 되는 공정을 거치게 된다. 이러한 통상적인 폐합성수지의 재생처리방법과 그 장치는 다음과 같은 문제점이 있었는데, 첫째, 통상적으로 단일종류의 합성수지를 이용하여 재생원료를 생산하게 되는데, 이러한 경우 그에 따른 선별작업이 요구되는 등 재생원료 생산에 따른 효율, 생산성의 저하 요인이 되고 있었고, 둘째, 이종의 합성수지를 원료로 하여 재생원료를 생산하는 경우 용융점이 폐합성수지마다 서로 달라, 고온의 경우 저온의 용융점을 가진 폐합성수지는 탄화가 발생할 수 있었고, 저온의 경우 고온의 용융점을 가진 폐합성수지는 용융되지 않는 등 생산된 재생원료의 품질이 저하되는 문제점이 있었으며, 셋째, 상기와 같은 통상적인 재생장치의 경우 폐합성수지의 용융에 필요한 시간이 필요하므로 용융시설이 길어지는 등 그 공정에 필요한 시설 및 부지 등이 대규모로 필요한 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 고주파히팅부에 의한 특정 온도를 통해, 이종수지를 투입하여 재생원료로 생산함에 있어서 품질저하를 회피할 수 있고, 공극을 가지는 재생원료를 생산하도록 하여 그 원료 가치를 높일 수 있는 장치와 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 이하에서 상기 재생장치와 재생방법을 자세히 살펴본다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지(W) 재생장치는, 투입되는 폐합성수지(W)를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄부(100); 상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지(W)의 입자를 잘게 분쇄하는 분쇄부(200); 상기 분쇄부(200)에서 분쇄된 폐합성수지(W)를 스크류를 통해 이송하며 배출부(500)로 압출하는 긴 원통형상의 이송 및 압출부(300); 상기 이송 및 압출부(300)의 중앙부와 상기 배출부(500)의 외측에 연결되어, 상기 이송 및 압출부(300)에서 이송하는 폐합성수지(W)에 열을 가하여 상기 폐합성수지(W) 입자를 서로 결합하고 용융하는 고주파히팅부(400); 및 상기 이송 및 압출부(300)의 끝단에 연결되어 상기 용융된 폐합성수지(W)를 배출하는 배출부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 파쇄부(100)는, 투입되는 폐합성수지(W)를 적당한 크기로 절단하는 역할을 수행한다. 이는 교차되는 칼날을 가지는 파쇄부(100)에 의해 상기 폐합성수지(W)가 절단 파쇄되게 된다. 이러한 파쇄부(100)는 통상적으로 폐합성수지(W) 재생장치에서 사용하는 파쇄기능을 수행하는 장치와 동일한 구성과 작용을 하는 바 자세한 설명은 생략한다.

상기 분쇄부(200)는, 상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지(W)의 입자를 잘게 분쇄하는 역할을 하는 것으로서, 상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지(W)를 회전칼날(210)에 의해 입자를 잘게 분쇄하고, 분쇄된 폐합성수지(W)는 다수의 관통구멍이 형성되는 거름막(220)을 통과하도록 하며, 상기 폐합성수지(W)의 거름막(220) 통과가 용이하도록 회전날개(230)를 포함할 수 있다. 즉 파쇄되는 폐합성수지(W)는 크기가 커서 용융을 위해서는 오랜 시간이 필요하게 되고, 이러한 용융시간을 줄이기 위해 온도를 너무 높이면 탄화가 발생하게 되는 등 부작용이 생길 수 있는 바, 이러한 작업공정의 용이성, 즉 탄화가 생기지 않을 정도의 온도를 유지하면서 용융에 드는 시간을 줄이기 위해서, 상기 폐합성수지(W)의 입자를 잘게 분쇄하는 공정이 필요하다. 특히 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지(W) 재생장치는, 최종 생산물이 공극을 지니는 펠릿으로 제조되는데, 이러한 공극을 지닌 펠릿으로 만들기 위해서는 그 입자 크기를 작게 분쇄하여야 한다. 공극제조과정은 하기하는 고주파히팅부(400)의 설명에서 자세히 설명한다.

상기 분쇄부(200)의 구조는, 회전칼날(210), 거름막(220), 회전날개(230)를 포함할 수 있다.

상기 거름막(220)은, 상기 회전칼날(210)에 의해 분쇄되는 폐합성수지(W)의 입자가 하기하는 고주파히팅부(400)에 의해 공극이 형성되도록 결합될 수 있도록 작게 분쇄된 입자만 상기 이송 및 압출부(300)로 이동되도록 하는 역할을 한다. 즉 입자가 큰 경우는 상기 회전칼날(210)에 의해 더 분쇄되고 상기 관통구멍을 통과할 수 있는 입자만이 상기 이송 및 압출부(300)로 이동된다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 이는 상기 파쇄부(100)에서 상기 이송 및 압출부(300)로 이어지는 연결통로, 즉 상기 분쇄부(200) 통로를 폐쇄하는 형태로 설치된다. 이러한 형태로 설치되어야 폐합성수지(W)가 상기 거름막(220)의 관통구멍을 통해서만 통과될 수 있게 된다.

상기 회전칼날(210)은, 상기 파쇄부(100)에서 파쇄된 폐합성수지(W)를 잘게 분쇄하는 역할을 한다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 거름막(220)의 중앙부에 상부를 향하도록 회전칼날(210)이 부착된 형상을 할 수 있다. 또한 도면에 나타나지는 않았으나 회전칼날(210)이 상기 분쇄부(200)의 측벽에 연결되어 폐합성수지(W)를 분쇄할 수도 있다.

상기 회전날개(230)는, 상기 거름막(220)의 관통구멍이 크지 않고, 상기 폐합성수지(W)는 중량이 가벼우므로 중력에 의해 거름막(220)을 통과하기가 쉽지 않아, 이러한 통과를 용이하게 하기 위하여 하방향으로 공기가 유동하도록 하는 역할을 한다. 회전축은 상기 회전칼날(210)의 회전축과 동일선상에 두며 동일한 회전축을 가지도록 할 수도 있다. 즉 회전칼날(210)의 회전축을 연장하여 회전날개(230)의 회전축으로 하여 회전칼날(210)과 회전날개(230)를 동일하게 회전시킬 수 있다. 또한, 선풍기와 같이 상기 회전날개(230)는 일정한 각도를 가지도록 기울게 하여 공기가 하방향으로 유동하도록 한다. 이러한 회전날개(230)에 의해 생성된 바람은 배출구가 없게 되면 그 효율이 떨어지게 될 수 있으므로 상기 이송 및 압출부(300)의 상부나 측단부에 이러한 공기 통풍구를 형성할 수도 있다. 물론 분쇄된 폐합성수지(W)가 빠져나가지 않도록 미세한 크기의 다수의 통풍구멍을 형성하도록 하여야 할 것이다.

상기 이송 및 압출부(300)는, 상기 분쇄부(200)와 상기 배출부(500)를 연결하며, 상기 이송 및 압출부(300)의 외형은 긴 원통형상을 하며, 일단부의 상단에서 상기 배출부(500)가 연결되며, 타단부는 상기 배출부(500)가 연결된다. 상기 이송 및 압출부(300)의 내부 중앙부에 길이방향으로 스크류가 형성되어 이러한 스크류를 통해 상기 분쇄부(200)에서 분쇄된 폐합성수지(W)를 상기 배출부(500)로 이송한다. 이러한 이송과정에서 상기 이송 및 압출부(300)의 중앙부 외측에 연결되는 상기 고주파히팅부(400)에 의해 가열되어 분자간 결합이 되고 용융되게 된다. 또한 이송역할과 더불어 상기 고주파히팅부(400)에서 용융되는 폐합성수지(W)를 상기 배출부(500)로 압력을 가하여 배출되도록 하는 역할을 수행하게 된다.

상기 고주파히팅부(400)는, 고주파 유도가열을 이용한 히팅수단의 역할을 한다. 상기 이송 및 압출부(300)의 중앙부 외측에 연결되어 상기 폐합성수지(W)의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅부(410)와 상기 배출부(500)의 외측에 연결되어 상기 제1고주파히팅부(410)에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅부(420)를 포함한다. 여기서 고주파 유도가열이란, 물체를 가열함에 있어서 고주파를 사용하여 물체 내부에서 가열하는 방법인데, 고주파수의 전류(1㎑ 이상)가 흐르는 코일 안에 금속을 놓으면 금속간에 전자유도작용으로 코일에 의해서 발생하는 자계를 상쇄하는 방향의 자계를 유도하는 와전류가 발생한다. 이 전류에 의해서 열이 발생하여 온도가 상승한다. 전자유도현상은 도체(금속 등)에 대하여 발생하는 현상이므로 금속을 가열하는데 사용된다. 이 와전류는 금속의 표면일수록 크고, 내부로 들어감에 따라 급격하게 감소하게 된다. 이러한 유도 가열을 이용하는 것이 인덕션 히터인데, 즉 인덕션히터는 도체에 코일이 감긴 전자석으로 구성되어 있다. 코일에 교류전류를 통과시키면 코일에는 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장이 형성된다. 이 때 도체에 교류자력이 가해지게 되며 도체에는 전자기유도 현상에 의해 소용돌이 전류(와전류)가 발생한다. 그리고 소용돌이 전류로 인해 발생되는 줄열에 의해 물체가 가열된다. 본 발명의 고주파히팅부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 인덕션 히터와 유사한 구성을 한다. 즉 상기 이송 및 압출부(300)의 외부에 코일을 감고, 코일에 교류전류를 통과시켜 도체인 상기 이송 및 압출부(300)의 외면이 가열되어 상기 폐합성수지(W)에 열이 전달되는 방식이 된다. 물론 이러한 상기 이송 및 압출부(300)의 외면의 열이 외부로 전달되지 않도록 하며 상기 코일을 외력으로부터 보호하기 위하여 상기 코일과 상기 외면을 감싸는 하우징이 제공될 수 있다. 이러한 방식은 제1고주파히팅부(410) 뿐만 아니라 제2고주파히팅부(420)도 동일하게 적용될 수 있다.

이러한 고주파 유도가열의 장점은 균일한 가열이 가능하며, 내부 가열 및 급속한 가열이 가능하다는 점이다. 이러한 급속가열과 일정영역에 균일한 가열을 할 수 있다는 점을 이용하여 상기 분쇄된 폐합성수지(W)의 입자에 짧은 시간 융용점 이상의 온도를 가하여 상기 폐합성수지(W) 입자의 외부가 용융되어 입자간 서로 결합되도록 할 수 있다. 이러한 입자간 결합을 이루면서 결합을 이룬 입자들끼리 서로 다시 결합을 할 수도 있다. 상기와 같이 결합을 하는 과정에서 입자 외부만 용융되고 내부는 고체상태이어서 결합된 입자가 완벽히 원형을 이루지 못하고 아령 형상으로 결합되게 되고, 이러한 아령 형상의 입자가 또 다른 아령 형상의 입자와 결합함으로써 공극을 형성하게 된다. 이러한 과정은 제1고주파히팅부(410)에 의해 진행된다. 제2고주파히팅부(420)는 상기 제1고주파히팅부(410)에 의해 결합된 입자 들 간의 결합을 이루도록 하는 역할로 즉 제1고주파히팅부(410)가 단일 입자간의 결합이 주목적이라면 제2고주파히팅부(420)는 결합된 입자를 전부 결합하도록 하는 것이 주목적이다. 즉 거시적으로 볼 때 일부 고체형태와 일부 액체형태로 반용융상태가 되도록 하는 것이다. 다시 말해서, 입자 내부는 고체이나 입자의 외부는 액체화 되어 주변의 입자간 모두 연결되는 상태가 되도록 하게 된다. 상기 제1고주파히팅부와 제2고주파히팅부에 의한 온도는 상기 이종수지가 탄화되지 않고 입자간 결합 및 용융되기 위해 요구되는 온도이다. 이는 나일론과 폴리에틸렌의 경우에 그러하다.

상기 배출부(500)는, 상기 고주파히팅부(400)에서 용융된 폐합성수지(W)를 배출하는 역할을 한다. 이는 상기 이송 및 압출부(300)의 끝단에 연결되도록 제공된다.

여기서 상기 배출된 폐합성수지(W)가 펠릿형태로 제조되는 방법은 크게 두 가지가 있을 수 있다.

첫째, 상기 용융된 폐합성수지(W)는 국수모양의 길고 가는 원통형상으로 배출되어 냉각된 후 절단되어 펠릿으로 형성하는 방법과, 둘째, 상기 용융된 폐합성수지(W)를 펠릿형상의 금형으로 찍어내는 압축방법이 있다. 이러한 두 가지 방법 모두 사용할 수 있으며, 이러한 방법은 통상적인 폐합성수지(W)의 재생방법에서 사용되는 방법과 동일하여 당해 기술 분야의 통상의 기술자라면 이를 인식하고 이해할 수 있을 것인 바 자세한 설명은 생략한다.

다음으로, 상기 이종수지(W) 재생장치를 이용하여 재생원료를 생산하는 재생방법을 살펴보도록 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 이종수지(W) 재생방법은, 상기 이종수지(W) 재생장치를 이용하여, 투입되는 폐합성수지(W)를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄단계; 상기 파쇄단계에서 파쇄되는 폐합성수지(W)를 회전칼날(210)에 의해 입자를 잘게 분쇄하고, 상기 분쇄된 폐합성수지(W)를 다수의 관통구멍이 형성된 거름막(220)을 통과하도록하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐합성수지(W)를 스크류를 통해 이송하며 배출부(500)로 압출하는 이송 및 압출단계; 상기 이송 및 압출단계에서 이송하는 폐합성수지(W)에 열을 가하여 상기 폐합성수지(W) 입자를 공극을 형성하도록 결합하며 용융하는 고주파히팅단계; 상기 고주파히팅단계에서 공극을 형성하도록 결합하여 용융된 폐합성수지(W)를 배출하는 배출단계;를 포함하되, 상기 고주파히팅단계는, 상기 폐합성수지(W)의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅단계; 및 상기 제1고주파히팅단계에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하 실시예를 통해 살펴본다.

[실시예]

(1) 파쇄단계

상기 파쇄단계는, 투입되는 폐합성수지(W)를 비교적 큰 입자로 파쇄하는 단계이다. 특히 투입되는 폐합성수지(W)는 이종수지(W)로 나일론과 PE(폴리에틸렌)이다. 이는 차량용 시트가 이중면으로 되어 있어 앞면은 나일론 소재이고 뒷면은 폴리에틸렌 소재인바 이러한 소재를 분리하여 재생처리하는 것은 그 처리과정이 복잡하고 분리과정도 쉽지 않아 비용, 시간 및 에너지 면에서 효율이 크게 저하되므로 이를 함께 재생원료로 생산하는 방법을 강구한 것이 본 발명인 바 이를 함께 투입하여 파쇄하게 된다.

(2) 분쇄단계

상기 분쇄단계는, 상기 파쇄단계에서 큰 입자로 파쇄된 상기 이종수지(W)를 작은 입자로 분쇄하는 단계이다. 이는 상기 회전날개(230)에 의해 상기 이종수지(W)는 작은 입자로 분쇄되고, 분쇄된 입자는 상기 거름막(220)을 통해 상기 이송 및 압출단계로 이송된다. 상기 거름막(220)은 일정한 크기의 입자만을 통과하도록 하고, 이러한 통과를 도우기 위해 상기 회전날개(230)에 의해 하부방향으로 공기유동을 형성케 한다.

(3) 이송 및 압출단계

상기 분쇄된 이종수지(W)는 상기 거름막(220)을 통해 이송 및 압출단계로 이동되고, 이동된 이종수지(W)는 상기 이송 및 압출부(300)의 스크류를 통해 상기 배출부(500)로 이송되며 배출부(500)로 압출된다. 이러한 과정에서 상기 고주파히팅부(400)에 의해 가열된다.

(4) 고주파히팅단계

상기 이송 및 압출단계에서 상기 배출부(500)로 이송 및 압출되는 과정에서 상기 고주파히팅부(400)에 의해 이종수지(W)는 가열되게 된다. 상기 고주파히팅단계는, 상기 폐합성수지(W)의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅단계 및 상기 제1고주파히팅단계에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅단계를 포함하게 된다. 이때 가열시간은 상기 스크류에 의해 상기 이종수지(W)가 이동되는 속도로 표현할 수 있을 것인바, 상기 스크류에 의해 이동되는 상기 이종수지(W)의 속도는 초당 5∼10cm 이 된다. 제1고주파히팅단계는 이송과정에서 단일입자간 결합을 이루도록 하며, 제2고주파히팅단계는 배출부(500)에서 상기 결합된 입자들 끼리 서로 결합되어 거시적으로 볼 때 반용융상태가 되도록 한다. 반용융상태란 입자 내부는 고체이나 입자 외부는 액화하여 입자들 간에 서로 결합된 상태를 말한다.

(5) 배출단계

상기 고주파히팅단계에서 결합 및 용융된 이종수지(W)를 배출하는 단계이다. 상술한 바와 같이 배출단계 이후 펠릿형성방법은 두 가지가 있다.

첫째, 상기 용융된 폐합성수지(W)는 국수모양의 길고 가는 원통형상으로 배출되어 냉각된 후 절단되어 펠릿으로 형성하는 방법과, 둘째, 상기 용융된 폐합성수지(W)를 펠릿형상의 금형으로 찍어내는 압축방법을 사용할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 고주파히팅부를 구비한 이종수지 재생장치와 이를 이용한 재생방법은, 고주파히팅부에 의한 온도조절을 통하여 단일종류의 합성수지 뿐만 아니라 이종의 폐합성수지를 분류하지 않고 재생원료로 생산할 수 있도록 하여 재생원료 생산방법에 있어서 그 생산성과 효율을 향상시킬 수 있고, 고주파히팅부의 급속가열 등의 특성을 이용한 온도와 시간 조절을 통해 종래의 폐합성수지의 종류의 다양함으로 인해 발생하는 탄화나 미용융문제를 해결하여 고품질의 재생원료를 생산할 수 있으며, 고주파히팅부에서 급속가열, 내부가열, 균등가열 등이 가능하여 종래의 용융에 필요한 시설에 비해 그 시설이나 부지, 비용 측면에서 효율적인 이점이 있다. 또한, 고주파히팅부의 2중가열로 다공질 펠릿을 형성할 수 있고, 이러한 다공질 펠릿은 공극이 없는 통상의 펠릿보다 화력이나 발화에 있어 유리한 면이 있어 재생원료로서의 가치를 높일 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

M1: 분쇄부 모터 M2: 이송 및 압출부 모터
W: 폐합성수지(이종수지) 100: 파쇄부
200: 분쇄부 210: 회전칼날
220: 거름막 230: 회전날개
300: 이송 및 압출부 400: 고주파히팅부
410: 제1고주파히팅부 420: 제2고주파히팅부
500: 배출부

Claims (3)

1. 투입되는 폐합성수지(W)를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄부(100);
   상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지(W)의 입자를 잘게 분쇄하는 분쇄부(200);
   상기 분쇄부(200)에서 분쇄된 폐합성수지(W)를 스크류를 통해 이송하며 배출부(500)로 압출하는 긴 원통형상의 이송 및 압출부(300);
   상기 이송 및 압출부(300)의 중앙부와 상기 배출부(500)의 외측에 연결되어, 상기 이송 및 압출부(300)에서 이송하는 폐합성수지(W)에 열을 가하여 상기 폐합성수지(W) 입자를 서로 결합하고 용융하는 고주파히팅부(400); 및
   상기 이송 및 압출부(300)의 끝단에 연결되어 상기 용융된 폐합성수지(W)를 배출하는 배출부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이종수지 재생장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폐합성수지(W)는, 나일론과 PE의 이종수지(W)이며,
   상기 분쇄부(200)는, 상기 파쇄부(100)에서 파쇄되는 폐합성수지(W)를 회전칼날(210)에 의해 입자를 잘게 분쇄하고, 분쇄된 폐합성수지(W)는 다수의 관통구멍이 형성되는 거름막(220)을 통과하도록 하며, 상기 폐합성수지(W)의 거름막(220) 통과가 용이하도록 하방향의 공기유동을 형성하는 회전날개(230)를 포함하며,
   상기 고주파히팅부(400)는,
   상기 이송 및 압출부(300)의 중앙부 외측에 연결되어 상기 폐합성수지(W)의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅부(410); 및
   상기 배출부(500)의 외측에 연결되어 상기 제1고주파히팅부(410)에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅부(420);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이종수지 재생장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 이종수지 재생장치를 이용하여,
   투입되는 폐합성수지(W)를 교차되는 날에 의해 파쇄하는 파쇄단계;
   상기 파쇄단계에서 파쇄되는 폐합성수지(W)를 회전칼날(210)에 의해 입자를 잘게 분쇄하고, 상기 분쇄된 폐합성수지(W)를 다수의 관통구멍이 형성된 상기 거름막(220)을 통과하도록 하는 분쇄단계;
   상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐합성수지(W)를 상기 스크류를 통해 이송하며 상기 배출부(500)로 압출하는 이송 및 압출단계;
   상기 이송 및 압출단계에서 이송하는 폐합성수지(W)에 열을 가하여 폐합성수지(W) 입자를 공극을 형성하도록 결합하며 용융하는 고주파히팅단계; 및
   상기 고주파히팅단계에서 공극을 형성하도록 결합하여 용융된 폐합성수지(W)를 배출하는 배출단계;를 포함하되,
   상기 고주파히팅단계는,
   상기 폐합성수지(W)의 입자간에 결합을 이루며 공극을 형성하도록 280∼310℃를 유지하는 제1고주파히팅단계; 및
   상기 제1고주파히팅단계에서 결합된 입자간 결합을 활성 및 용융하도록 170∼190℃를 유지하는 제2고주파히팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이종수지 재생방법.