KR20210067101A - 생분해성 플라스틱의 친환경 재활용 방법 및 자연순환을 가능케 하는 삼순환 재활용 처리방법과, 그에 따른 공정 - Google Patents

Abstract

생분해성 플라스틱의 재활용 방법에 있어서, 폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 단계, 가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 단계 및 가공된 시트를 압출 성형하는 단계를 포함하는, 방법이 개시된다.

Description

생분해성 플라스틱의 친환경 재활용 방법 및 자연순환을 가능케 하는 삼순환 재활용 처리방법과, 그에 따른 공정 {3-CYCLE RECYCLING METHOD FOR NATURAL CIRCULATION AND ECO-FRIENDLY RECYCLING METHOD OF BIODEGRADABLE PLASTICS AND PROCESS COMPRISING THEREOF}

본 발명은 생분해성 플라스틱의 친환경 재활용 방법 및 자연순환을 가능케 하는 삼순환 재활용 처리방법과, 그에 따른 공정에 관한 것이다.

생분해성 플라스틱은 미생물에 의하여 자연에서 분해될 수 있는 성질을 갖는 것으로, 전분이나 셀룰로오스와 같은 천연소재를 주성분으로 하여 제조하는 것과, 분해성을 부여한 화학합성플라스틱으로 분류할 수 있다.

이러한 생분해성 플라스틱은 자연에 존재하는 미생물에 의하여 분해되어 저분자화합물이 되었다가, 최종적으로는 물과 이산화탄소 혹은 물과 메탄 가스로 분해된다.

생분해성 플라스틱은 그 원료에 따라 천연 고분자, 화학 합성 고분자, 미생물 생산 고분자 등으로 구분할 수 있다.

천연고분자는 곡물에서 추출되는 전분, 곡물의 잎이나 갈대 등에서 유래되는 셀룰로오스, Hemi-셀룰로오스, 게 새우 등의 껍질에서 유래되는 키틴질과 프로틴 등을 들 수 있다.

합성고분자는 발효기술에 의해 제조된 아미노산 등의 원료를 사용하여 중합공정을 통하여 제조된 고분자로서, 미생물에 의한 생산에 따르는 물성 불균일, 생산성 저하 등의 문제점을 극복하고자 제시된 것이다. 예를 들어, 합성 고분자는 PCL, PLA, Diol/Diacid계 Aliphatic Polyester 등이 있다.

미생물 생산 고분자의 경우, 양분의 저장형태 또는 배설물의 형태로 고분자물을 생산하는 일부 미생물을 이용하는 것으로서, 대표적인 예로 PHB(Poly-Hydroxy Butyric acid)가 있다.

이러한 생분해성 플라스틱의 경우 공식적으로는 180일 내 분해가 가능하도록 구성되며, 자연에서 분해가 진행되는 바 유통기한이 있어 생산 후 1년 이내에 사용이 권장된다. 단, 이는 원료나 배합비, 제품의 유형 등에 따라 차이가 있을 수 있다.

또한, 생분해성 플라스틱의 경우 합성수지에 비해 가격 경쟁력이 다소 떨어지는 부분이 있어, 재활용을 통해 자원을 절약하고 가격 경쟁력을 높일 수 있는 방안을 마련하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있으나, 생분해성 플라스틱은 그 물성이 기존에 이용되던 합성수지와 상이하고, 자연 환경에서 생분해가 진행되는 특성이 있어 재활용에 어려움이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 생분해성 플라스틱의 친환경 재활용 방법 및 자연순환을 가능케 하는 삼순환 재활용 처리방법과, 그에 따른 공정을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 생분해성 플라스틱의 재활용 방법은, 폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 단계, 가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 단계 및 가공된 시트를 압출 성형하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 펠렛 형태로 가공하는 단계는, 상기 폐 생분해성 플라스틱을 신재 생분해성 플라스틱과 혼합하여 상기 펠렛 형태로 가공하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐 생분해성 플라스틱은, 생분해성 플라스틱으로 제조된 비닐 제품인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 펠렛 형태로 가공하는 단계는, 상기 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도를 조절하는 온도조절단계를 더 포함하고, 상기 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 온도조절단계는, 상기 폐 생분해성 플라스틱에 포함된 안료의 양을 획득하는 단계 및 상기 안료의 양에 기초하여 상기 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도 범위를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 온도조절단계는, 가공용 설비를 온 하는 단계, 상기 가공용 설비의 온도가 기 설정된 온도범위 이상인 경우, 상기 가공용 설비가 상기 기 설정된 온도범위에 도달할 때까지 대기하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 시트 형태로 가공하는 단계는, 상기 펠렛을 가공하는 온도를 조절하는 온도조절단계를 더 포함하고, 상기 펠렛을 가공하는 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 생분해성 플라스틱의 재활용 장치는, 폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 펠렛 가공부, 가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 시트 가공부 및 가공된 시트를 압출 성형하는 압출 성형부를 포함한다.

또한, 상기 펠렛 가공부 및 상기 시트 가공부는, 상기 폐 생분해성 플라스틱 및 상기 펠렛을 가공하는 온도를 조절하는 온도 조절부를 더 포함하고, 상기 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 펠렛 가공부는, 폐 생분해성 플라스틱을 신재 생분해성 플라스틱과 혼합하여 상기 펠렛 형태로 가공하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

개시된 실시 예에 따르면, 폐기되는 생분해성 플라스틱을 재활용함으로써 자원을 절약할 수 있음은 물론, 합성수지에 비해 가격 경쟁력이 다소 부족한 생분해성 플라스틱의 경제성을 제고할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시 예에 따른 생분해성 플라스틱의 재활용 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 폐 생분해성 플라스틱을 수거하여 재활용하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 생분해성 플라스틱 재활용 장치를 도시한 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 생분해성 플라스틱의 재활용 방법을 도시한 흐름도이다.

단계 S110에서, 폐 생분해성 플라스틱을 수거하는 단계가 수행될 수 있다.

개시된 실시 예에서, 폐 생분해성 플라스틱은 생분해성 플라스틱으로 제조된 비닐 및 그 비닐로 제조된 제품을 포함할 수 있다. 생분해성 플라스틱으로 제조된 제품의 경우 재활용보다는 폐기되는 것이 일반적이다. 개시된 실시 예에서는, 폐기되는 생분해성 플라스틱을 수거하여 재활용하기 위한 방법에 대하여 설명한다.

이하에서 설명되는 예시들은 생분해성 플라스틱의 일종인 PLA에 대하여 적용되는 방법들을 포함할 수 있으나, 개시된 실시 예에 따른 방법에 의하여 재활용될 수 있는 대상은 PLA로 제한되지 않으며, 모든 종류의 생분해성 플라스틱에 대하여 개시된 실시 예에 따른 재활용 방법이 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 폐 생분해성 플라스틱을 수거하여 재활용하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 단계 S110에서는 폐 생분해성 플라스틱(10)을 수거하며, 이는 생분해성 플라스틱으로 구성된 비닐 제품들을 포함할 수 있다.

단계 S120에서, 폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 단계가 수행될 수 있다.

폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 구체적인 가공방법은 제한되지 않으나, 기본적으로 폐 생분해성 플라스틱을 가열한 후 가늘게 뽑아낸 후 절단하는 과정이 포함된다.

단, 폐 생분해성 플라스틱을 일반 합성 수지와 같은 방법으로 가열하는 경우 폐 생분해성 플라스틱이 액체와 같이 녹아내리게 되며, 이에 따라 펠렛 형태 가공을 위하여 가늘게 뽑아내는 공정을 수행하는 것이 불가능해지게 된다.

이에 따라 폐 생분해성 플라스틱의 재활용 공정에서는 일반 합성 수지의 재활용 공정과는 상이한 온도조절 방법이 적용되어야 하며, 이에 대해서는 후술한다.

일 실시 예에서, 펠렛 가공단계는 우선 폐 생분해성 플라스틱을 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다.

생분해성 플라스틱을 분쇄하는 크기는 제한되지 않으나, 펠렛 가공단계에서 이용되는 압출기의 소재투입구 크기에 따라 1mm~50mm 정도의 크기로 분쇄 및 파쇄될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

실시 예에 따라서, 펠렛 가공단계에서는 폐 생분해성 플라스틱이 아닌 신재 생분해성 플라스틱이 혼합되어 가공될 수 있으며, 이외에도 다양한 무기화합물이 폐 생분해성 플라스틱과 혼합되어 가공될 수 있다.

혼합되는 폐 생분해성 플라스틱의 비율은 40% 내지 100% 범위 내에서 조절될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 펠렛 가공단계는 분쇄된 폐 생분해성 플라스틱을 세척 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다.

분쇄된 폐 생분해성 플라스틱은 이물질 제거를 위하여 세척될 수 있으며, 이후 압출단계를 위해 건조될 수 있다. 폐 생분해성 플라스틱의 세척방법은 순수물 세척, 수증기 세척 등이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

실시 예에 따라, 이물질과 유해물질을 제거하기 위하여 인산나트륨, 중합인산나트륨 등의 세제를 물과 함께 혼합하여 세척하는 방법이 이용될 수도 있다.

건조 방법으로는 열건조식 건조방법과 회전분리식 탈수방법이 모두 적용될 수 있으며, 열건조식 또는 회전분리식 건조법을 이용하여 건조된 폐 생분해성 플라스틱을 오산화인(Phosphrous Pentoside) 백색 분말과 함께 혼합한 후, 용기에 넣어 통풍이 잘 되는 곳에서 환기시키는 방법을 이용하여 습기가 흡수되도록 건조하는 방법을 이용할 수도 있다.

이후, 펠렛 가공단계는 분쇄, 세척 및 건조된 폐 생분해성 플라스틱 조각들을 압출기에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 실시 예에 따라 폐 생분해성 플라스틱에 색상을 입히거나 탈색시키기 위해 첨가제를 첨가하는 단계가 수행될 수 있다.

이후, 압출기를 이용하여 소정 온도로 폐 생분해성 플라스틱을 압출하여 뽑아내는 공정이 수행될 수 있다.

즉, 폐 생분해성 플라스틱의 펠렛 가공과정은 가열을 통해 폐 생분해성 플라스틱을 소정 온도범위 내의 용융상태로 만든 후 압출공을 통해 압출되도록 하고, 압출되는 폐 생분해성 플라스틱을 절단 후 냉각하거나, 냉각 후 절단하는 과정을 통해 폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공한다. 이를 위하여, 펠렛 가공장치는 압출된 폐 생분해성 플라스틱을 절단하기 위한 절단수단을 포함할 수 있다.

개시된 실시 예에서, 폐 생분해성 플라스틱은 180도 이하의 소정 온도범위에서 압출과정을 수행할 수 있으며, 예를 들어 150도 내지 180도의 온도범위 내에서 압출이 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 폐 생분해성 플라스틱이 가공되는 온도는 폐 생분해성 플라스틱의 용융상태에 따라 조절될 수 있다.

예를 들어, 온도조절장치는 온도를 소정 범위 내에서 서서히 올리거나, 소정 범위 이상 온도를 올린 후 식히는 방식으로 온도를 조절하면서, 이에 따라 가공되는 폐 생분해성 플라스틱의 상태를 판단할 수 있다.

폐 생분해성 플라스틱의 상태 판단방법은 제한되지 않으나, 예를 들어 적어도 하나의 교반수단을 이용하여 폐 생분해성 플라스틱을 교반시키면서, 교반수단에 대한 폐 생분해성 플라스틱의 저항도(예를 들어, 프로펠러 형태의 교반기에 있어서 회전하는 프로펠러에 대한 폐 생분해성 플라스틱의 저항에 따라 폐 생분해성 플라스틱의 용융상태 및 물성을 판단할 수 있다)에 기반하여 폐 생분해성 플라스틱의 용융상태를 판단할 수 있다.

이에 따라 폐 생분해성 플라스틱의 용융상태가 기 설정된 수준에 도달하는 경우, 해당 시점의 온도범위 내에서 압출과정이 수행될 수 있다.

일 실시 예에서, 온도조절장치는 가공용 설비를 온 하고, 상기 가공용 설비의 온도가 기 설정된 온도범위 이상인 경우, 상기 가공용 설비가 상기 기 설정된 온도범위에 도달할 때까지 대기하는 방식으로 온도조절을 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한 예를 들어 30초 내지 3분 동안 압출과정이 수행될 수 있으며, 압출되는 폐 생분해성 플라스틱의 직경은 지름 2mm 내지 5mm, 길이는 15mm 내지 70mm로 압출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

압출된 폐 생분해성 플라스틱은 냉각과정을 거치며, 공랭식 냉각과 수냉식 냉각이 모두 사용될 수 있으며, 예를 들어 1분 내지 5분 동안 냉각될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 미세 압출공을 통한 압출과정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 5mm지름을 갖는 펠렛을 압출하고자 할 때, 압출장치에는 5mm지름의 압출공들이 다수 구비되고, 이를 이용하여 압출되는 용융 플라스틱들을 냉각 및 절단하여 펠렛 가공이 수행될 수 있다. 단, 실시 예에 따라 압출장치에는 5mm지름의 압출공 대신, 1mm지름의 압출공들이 5mm지름을 갖는 원형 내부에 밀집하여 있는 형태의 미세 압출공들이 마련될 수 있다. 이를 통해 1mm의 지름으로 용융 플라스틱이 밀집하여 다수 압출되며, 1mm의 미세 압출공들로부터 플라스틱이 압출되어 나오는 방향에는 5mm 지름을 갖는 파이프 형태의 가이드부가 마련되어, 압출과 동시에 용융상태의 특성으로 인해 1mm의 지름을 갖는 압출된 플라스틱들이 서로 달라붙어 합쳐지게 될 수 있다.

이후 냉각을 통해 1mm의 지름을 갖는 압출된 플라스틱들의 집합으로 구성된 지름 약 5mm의 플라스틱이 획득되고, 이를 절단하여 펠렛 가공을 마무리할 수 있다. 상기한 미세 압출공을 이용하여 가공된 펠렛의 경우, 표면적이 넓어 이후 용융, 착색, 불순물 제거 등의 공정에서 용이하게 활용될 수 있다.

상술한 방법에 의하여 펠렛 형태로 가공된 폐 생분해성 플라스틱은 그 자체로서 재활용 소재로 포장되어 유통될 수 있으며, 또한 하기에서 설명되는 공정에 의하여 추가적으로 가공될 수 있다.

실시 예에 따라서, 가공된 펠렛을 다시 압출기에 투입하여 펠렛 형태로 다시 가공하는 2차 가공단계가 수행될 수 있다. 2차 가공단계에서, 1차 가공단계와 상이한 첨가물이 물성의 강화 혹은 착색 등을 위하여 투입될 수 있다.

실시 예에 따라서, 2차 가공단계에서는 폐 생분해성 플라스틱을 이용하여 가공된 펠렛과 신재 생분해성 플라스틱을 이용하여 가공된 펠렛을 혼합하여 펠렛 형태로 압출 가공하는 공정이 수행될 수도 있다.

예를 들어, 1차 압출가공 단계에서는 생분해성 플라스틱의 탈색과 유해물질 제거를 위하여 압출가공을 수행하고, 2차 압출가공 단계에서는 폐 생분해성 플라스틱의 착색 및 물성 보강을 위한 압출가공이 수행될 수 있다.

일 실시 예에서, 압출을 위한 폐 생분해성 플라스틱의 온도조절 단계에서, 폐 생분해성 플라스틱에 포함되는 안료의 양에 따라 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도범위가 상이하게 조정될 수 있다.

예를 들어, 안료가 많이 포함되어 있을수록 가공에 필요한 온도가 높아질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이를 위하여, 폐 생분해성 플라스틱에 포함된 안료의 양을 획득하는 단계가 수행될 수 있다. 안료의 양을 획득하는 단계는, 폐 생분해성 플라스틱의 분쇄, 세척 및 건조를 마친 이후 단계에 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 안료의 양을 획득하는 단계는, 파쇄된 폐 생분해성 플라스틱 더미에 빛을 조사하여 이를 투과하는 빛의 양 및 반사되는 빛의 양을 수집하고, 투과하는 빛의 양과 반사되는 빛의 양에 따라 안료의 양이 결정될 수 있다.

예를 들어, 투과하는 빛의 양이 많을수록 안료의 양이 적은 것으로 판단할 수 있다. 또한, 투과하는 빛의 양이 적고, 반사되는 빛의 양이 클수록 빛을 반사하는 밝은 색 안료의 양이 많은 것으로 판단할 수 있으며, 투과하는 빛의 양이 적지만 반사되는 빛의 양도 적은 경우, 빛을 흡수하는 어두운 색 안료의 양이 많은 것으로도 판단할 수 있다.

재활용 장치의 제어부는, 판단된 안료의 양에 기초하여 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도 범위를 조절할 수 있다.

또한, 판단된 안료의 양 및 그 색에 기초하여, 목표하는 제품의 색상에 따라 분쇄된 폐 생분해성 플라스틱에 착색제를 혼합할 수 있다.

또한, 펠렛 가공을 위한 폐 생분해성 플라스틱의 압출과정에서, 생분해성 플라스틱이 고루 압출되도록 하며, 압출되는 생분해성 플라스틱에 기포가 포함되지 않도록 하기 위한 장치 및 수단이 더 마련될 수 있다.

예를 들어, 펠렛 가공장치의 압출수단에는 다수의 압출공이 마련된 압출부와, 압출부 내부의 용융된 생분해성 플라스틱을 압출공 방향으로 가압하는 가압부가 더 마련될 수 있다.

일 실시 예에서, 가압부는 가압되는 용융된 생분해성 플라스틱에 포함된 기포를 제거하기 위한 하나 이상의 통공과, 상기 통공을 통해 용융된 생분해성 플라스틱에 포함된 기포를 가압부 외부로 배출하는 하나 이상의 파이프수단을 포함할 수 있다. 파이프수단은 통공으로부터 가압되는 생분해성 플라스틱 방향으로 연장되며, 그 말단에는 이로부터 확장되는 복수의 가지 형태의 파이프수단이 더 포함된다. 가지 형태의 파이프수단은 가압되는 생분해성 플라스틱 내부 곳곳으로 뻗어나가는 형태로 구성되며, 기포를 만나는 경우 이를 흡입하여 가압부 외부로 배출하는 역할을 수행한다.

통공의 반대 측에서는 기포를 흡입하기 위한 흡입수단이 구동되되, 기포가 아닌 용융된 생분해성 플라스틱은 흡입되지 않는 압력으로 흡입동작을 수행할 수 있다.

단계 S130에서, 단계 S120에서 가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 단계가 수행될 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 펠렛(20)을 시트(30) 형태로 가공하는 단계가 수행될 수 있으며, 가공된 시트(30)는 이후 압출성형을 통해 제품(40)을 만드는 데 사용된다.

가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 방법은 제한되지 않으나, 예를 들어 캘린더법, 압출법, 인플레이션법 등의 공지 수단이 이용될 수 있다.

제한되지 않는 예로서, 펠렛을 시트 형태로 가공하는 방법은, 펠렛을 시트 압출 제조장치의 실린더 내로 투입하는 단계, 압출기 실린더 내에서 소정의 온도로 열을 가하여 펠렛을 용융시키고 이송하며, 이송된 용융물을 정압압출장치를 이용해 일정한 압력으로 유지하며, 일정한 압력으로 유지되는 용융물을 시트 다이를 통하여 소정의 두께로 압출시키며, 압출된 시트를 냉각하면서 평탄화시키는 단계 및 평탄화된 시트의 폭을 측정하며, 사이드 스크랩을 절단하는 단계를 포함할 수 있다.

개시된 실시 예에서, 상기한 펠렛 가공단계와 마찬가지로, 생분해성 플라스틱 펠렛을 이용하는 시트 가공단계에서도 생분해성 플라스틱을 용융시키는 온도를 일반 합성수지와는 상이하게 조절할 필요가 있다.

개시된 실시 예에서, 폐 생분해성 플라스틱은 180도 이하의 소정 온도범위에서 시트 압출과정을 수행할 수 있으며, 예를 들어 150도 내지 180도의 온도범위 내에서 시트 압출과정이 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 폐 생분해성 플라스틱이 가공되는 온도는 폐 생분해성 플라스틱의 용융상태에 따라 조절될 수 있다.

예를 들어, 온도조절장치는 온도를 소정 범위 내에서 서서히 올리거나, 소정 범위 이상 온도를 올린 후 식히는 방식으로 온도를 조절하면서, 이에 따라 가공되는 폐 생분해성 플라스틱의 상태를 판단할 수 있다.

일 실시 예에서, 온도조절장치는 가공용 설비를 온 하고, 상기 가공용 설비의 온도가 기 설정된 온도범위 이상인 경우, 상기 가공용 설비가 상기 기 설정된 온도범위에 도달할 때까지 대기하는 방식으로 온도조절을 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

개시된 실시 예에 따른 시트 가공단계에서의 온도 조절방법에는, 상술한 펠렛 가공단계에서의 온도 조절방법이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

일 실시 예에서, 압출된 시트의 상태를 검사하는 단계가 더 포함될 수 있다. 검사단계에서는 압출된 시트의 두께가 기 설정된 범위 내로 균일하게 압출되었는지 여부와, 시트의 색상 및 손상여부 등을 검사한다.

검사 결과 이상이 발견되는 경우, 해당 시트는 분쇄기를 통해 분쇄되어 다시 펠렛 가공단계 혹은 시트 가공단계에서 재활용될 수 있다.

단계 S140에서, 단계 S130에서 가공된 시트를 이용하여 압출 성형을 통해 제품을 제조하는 단계가 수행될 수 있다.

개시된 실시 예에서, 가공된 시트의 두께는 제한되지 않으나, 예를 들어 기 설정된 기준값(예를 들어, 1mm) 이상의 두께를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 생분해성 플라스틱은 비닐 제품 제조에도 많이 사용되는 바 이와 관련된 폐기물이 다수 발생하나, 비닐 제품의 경우 안료에 의하여 착색되어 있는 경우가 많아 이를 이용하여 다시 비닐 제품을 재생산하는 경우 그 색상이 고르지 못한 문제가 있으며, 생분해성 플라스틱은 자연 환경 내에서 분해가 지속적으로 진행되는 바, 재활용을 통해 얇은 비닐 제품을 다시 생산하게 되는 경우 분해로 인해 제품이 파손되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 개시된 실시 예에 따른 재활용 방법에서는 재활용된 생분해성 플라스틱을 이용하여 비닐 제품이 아닌, 기 설정된 기준값 이상의 두께를 갖는 시트에 기반하여 압출 성형될 수 있는 제품을 만드는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 도시락 등 포장용기, 테이크아웃용 컵 뚜껑 등을 만드는 데 재활용된 생분해성 플라스틱이 활용될 수 있다.

일 실시 예에서, 제품을 압출 및 절단하여 생산한 후 남은 생분해성 플라스틱 조각들은 다시 펠렛 가공 혹은 시트 가공 공정을 통해 재활용될 수 있다.

도 3은 일 실시 예에 따른 생분해성 플라스틱 재활용 장치를 도시한 구성도이다.

도 3에 도시된 장치는 도 1과 관련하여 설명된 방법을 수행하며, 마찬가지로 도 1과 관련하여 설명된 방법은 도 3에 도시된 장치에 의하여 수행될 수 있다.

따라서, 도 3과 관련하여 생략된 내용이라 하더라도 도 1과 관련하여 설명된 내용은 도 3에도 동일하게 적용될 수 있다.

개시된 실시 예에 따른 생분해성 플라스틱의 재활용 장치(100)는 폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 펠렛 가공부(110), 가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 시트 가공부(120) 및 가공된 시트를 압출 성형하는 압출 성형부(130)를 포함한다.

또한, 상기 펠렛 가공부(110) 및 상기 시트 가공부(120)는, 상기 폐 생분해성 플라스틱 및 상기 펠렛을 가공하는 온도를 조절하는 온도 조절부(140)를 더 포함하고, 상기 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 방법을 통해 생분해성 플라스틱을 1차적으로 재생하여 재활용(재순환)할 수 있으며, 이를 통해 생성된 생분해성 플라스틱제 테이크아웃 컵뚜껑이 카페에 공급될 수 있다.

카페에 공급된 컵뚜껑은 사용 후 다시 수거 및 회수되며, 재활용 및 가공을 통해 농업용 멀칭필름으로 가공되거나, 퇴비로 가공될 수 있다. (삼순환)

삼순환 과정을 통해 농업용 멀칭필름이나 퇴비로 가공된 생분해성 플라스틱은 농업에 사용되며, 이후 자연스럽게 자연에서 생분해되어 자연으로 회귀할 수 있다.

기존의 생분해성 플라스틱은 자연에서 분해되는 성질을 가지고 있음에도 불구하고, 생분해성 플라스틱을 별도로 수거하여 재활용하거나 매립하기는 현실적으로 어려움이 있어, 일반 쓰레기들과 함께 소각되는 것이 일반적이었다. 이는 생분해성 플라스틱을 사용하는 실익을 크게 떨어트리는 것으로, 이에 생분해성 플라스틱을 별도로 수거할 뿐 아니라, 재순환 및 삼순환을 통해 최종적으로는 자연분해되어 자연으로 회귀할 수 있도록 하여, 생분해성 플라스틱의 자연순환을 가능케 하는 본 발명을 제안한다.

즉, 생분해성 플라스틱은 자연에서 채취된 재료에 기반하여 생분해성 플라스틱으로 가공되며, 이를 이용하여 1차적으로 제품이 생산된다. 이후 1차 재생(재순환)을 통해 수집된 생분해성 플라스틱을 가공하여 테이크아웃 컵뚜껑을 생산하고, 사용된 컵뚜껑을 회수하여 다시 농업용 멀칭필름이나 퇴비로 가공(삼순환)하여, 최종적으로 자연으로 회귀시킬 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 재활용 장치
110 : 펠렛 가공부
120 : 시트 가공부
130 : 압출 성형부
140 : 온도 조절부

Claims (10)

1. 생분해성 플라스틱의 재활용 방법에 있어서,
   폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 단계;
   가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 단계; 및
   가공된 시트를 압출 성형하는 단계; 를 포함하는, 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 펠렛 형태로 가공하는 단계는,
   상기 폐 생분해성 플라스틱을 신재 생분해성 플라스틱과 혼합하여 상기 펠렛 형태로 가공하는 단계; 를 포함하는,
   방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 폐 생분해성 플라스틱은,
   생분해성 플라스틱으로 제조된 비닐 제품인 것을 특징으로 하는,
   방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 펠렛 형태로 가공하는 단계는,
   상기 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도를 조절하는 온도조절단계; 를 더 포함하고,
   상기 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 하는,
   방법.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 온도조절단계는,
   상기 폐 생분해성 플라스틱에 포함된 안료의 양을 획득하는 단계; 및
   상기 안료의 양에 기초하여 상기 폐 생분해성 플라스틱을 가공하는 온도 범위를 조절하는 단계; 를 포함하는,
   방법.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 온도조절단계는,
   가공용 설비를 온 하는 단계;
   상기 가공용 설비의 온도가 기 설정된 온도범위 이상인 경우, 상기 가공용 설비가 상기 기 설정된 온도범위에 도달할 때까지 대기하는 단계; 를 포함하는,
   방법.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 시트 형태로 가공하는 단계는,
   상기 펠렛을 가공하는 온도를 조절하는 온도조절단계; 를 더 포함하고,
   상기 펠렛을 가공하는 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 하는,
   방법.
8. 생분해성 플라스틱의 재활용 장치에 있어서,
   폐 생분해성 플라스틱을 펠렛 형태로 가공하는 펠렛 가공부;
   가공된 펠렛을 시트 형태로 가공하는 시트 가공부; 및
   가공된 시트를 압출 성형하는 압출 성형부; 를 포함하는, 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 펠렛 가공부 및 상기 시트 가공부는,
   상기 폐 생분해성 플라스틱 및 상기 펠렛을 가공하는 온도를 조절하는 온도 조절부; 를 더 포함하고,
   상기 온도는 180도 미만인 것을 특징으로 하는,
   장치.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 펠렛 가공부는,
    폐 생분해성 플라스틱을 신재 생분해성 플라스틱과 혼합하여 상기 펠렛 형태로 가공하는 것을 특징으로 하는,
    장치.

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