KR20230163808A - 폐플라스틱 처리시스템 및 그 처리 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용매와 폐플라스틱을 공급받아 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 용해 반응기; 비용매가 저장되어 있고, 상기 폐플라스틱이 용해된 용액이 상기 비용매에 공급되어 상기 용액에 포함된 고분자를 석출하는 석출 반응기 및 석출된 상기 고분자 및 상기 비용매를 공급받아 상기 고분자와 상기 비용매를 분리하는 스크린 벨트를 포함하고, 상기 석출 반응기는 석출된 상기 고분자의 밀도 별로 상기 스크린 벨트로 이동시키는 복수개의 공급라인을 포함하는 것인 폐플라스틱 처리 시스템에 관한 것이다.

Description

폐플라스틱 처리시스템 및 그 처리 공정{DISPOSAL SYSTEM FOR WASTE PLASTIC AND DISPOSAL METHOD THEREOF}

본 발명은 폐플라스틱 처리시스템 및 그 처리 공정에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 재활용되는 고분자의 순도를 증가시킬 수 있는 폐플라스틱 처리시스템 및 그 처리 공정에 관한 것이다.

플라스틱은 가공이 쉽고 물리적 및 화학적 성질 변화가 용이하여 현대 사회에서 널리 사용되고 있다. 사용 후에 폐기되는 폐플라스틱을 처리하기 위하여는 매립하거나 소각하는 방법이 많이 이용되고 있으나, 플라스틱은 자연적 분해가 어렵기 때문에 매립하는 경우에는 수질 및 토양 오염의 환경 문제를 일으킬 수 있고, 소각하는 경우에는 대기 오염의 환경 문제를 일으킬 수 있다.

이러한 환경 문제를 해결하기 위하여 폐플라스틱을 가공 및 정제하거나 변형하여 재생하기 위한 많은 연구가 진행되었고, 일부 재생 방법은 실제로 활용되고 있다.

플라스틱은 목적에 맞는 물리적 특성을 나타내기 위하여 안정제, 슬립제, 난연제, 윤활제 등의 다양한 첨가제가 사용된다. 국제적으로 환경 및 인체 유해성 문제가 부각되면서 기존에 사용되었던 유해 첨가제들에 대한 규제가 생겨났다. 플라스틱을 쉽고 빠르게 재활용하기 위한 방법으로 기계적으로 재활용하는 용융/압출법이 사용되지만 이는 플라스틱 내에 함유된 첨가제를 제거하기 힘들다.

상기 기계적 재활용법 외에 플라스틱에서 용매 추출법을 이용하여 첨가물을 제거하고 고분자을 수득하는 공정을 적용하였다. 그러나, 용매 추출법은 고온 및 고압의 조건에서 장시간 동안 반응이 이루어져야 하기 때문에 에너지 효율성이 매우 낮다. 또한, 용매 추출법으로 재생 폴리염화비닐 내에 안정제, 슬립제, 난연제, 윤활제 등의 첨가물을 환경 기준치 이하로 잔류하도록 제거하는 것도 쉽지 않았다.

따라서, 폴리염화비닐로부터 첨가물을 효과적으로 제거하여 재생 폴리염화비닐의 순도를 크게 높이면서, 에너지 효율성이 높은 폴리염화비닐 재생 공정에 대한 연구가 지속적으로 필요한 실정이다.

미국 등록특허공보 제6172125호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 석출 및 재생된 고분자의 순도를 크게 높일 수 있는 폐플라스틱 처리시스템 및 그 처리 공정을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시상태는 용매와 폐플라스틱을 공급받아 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 용해 반응기; 비용매가 저장되어 있고, 상기 폐플라스틱이 용해된 용액이 상기 비용매에 공급되어 상기 용액에 포함된 고분자를 석출하는 석출 반응기 및 석출된 상기 고분자 및 상기 비용매를 공급받아 상기 고분자와 상기 비용매를 분리하는 스크린 벨트를 포함하고, 상기 석출 반응기는 석출된 상기 고분자의 밀도 별로 상기 스크린 벨트로 이동시키는 복수개의 공급라인을 포함하는 것인 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 스크린 벨트는 상기 공급라인으로부터 연속적으로 상기 고분자 및 상기 비용매를 공급받는 것인 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 스크린 벨트는 상기 비용매가 통과하는 복수개의 관통홀을 포함하는 것인 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 관통홀의 평균 크기는 상기 고분자의 평균 크기 보다 작은 것인 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 관통홀의 평균 크기는 30 ㎛ 내지 2 ㎜ 것인 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 스크린 벨트를 진동시켜 상기 고분자와 상기 비용매를 분리시키는 진동부를 더 포함하는 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 스크린 벨트는 금속, 플라스틱 또는 이들의 혼합물을 포함하는 그물 형태로 구비되는 것인 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 중력 방향을 따라 상기 스크린 벨트 하부에 상기 스크린 벨트에서 분리된 상기 비용매를 저장 및 상기 석출 반응기로 재공급하는 비용매 회수부를 더 포함하는 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 비용매와 분리된 상기 고분자를 탈수하는 탈수기 및 상기 고분자를 건조하는 건조기 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 폐플라스틱 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 실시상태에 있어서, 용매에 폐플라스틱을 용해시키는 용해 단계; 상기 폐플라스틱이 용해된 용액을 비용매와 혼합하여 상기 용액에 포함된 고분자를 석출하는 석출 단계 석출된 상기 고분자를 밀도 별로 배출하는 배출 단계 및 배출된 상기 고분자와 상기 비용매를 분리하는 분리 단계를 포함하는 폐플라스틱 처리 공정을 제공한다.

본 발명의 실시상태들에 따른 폐플라스틱 처리시스템 및 그 처리 공정에 따르면, 석출 및 재생된 고분자의 순도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 폐플라스틱 처리시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 폐플라스틱 처리시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 용해 반응기를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 석출 반응기 및 스크린 벨트를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 공급라인을 통해 배출되는 고분자의 공급 위치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시상태에 따른 스크린 벨트를 도시한 사시도이다.

본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 “특징”으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 폐플라스틱 처리시스템(100)을 도시한 개략도이다.

폐플라스틱 처리시스템(100)은 용해 반응기(10), 석출 반응기(20) 및 스크린 벨트(30)를 포함한다.

용해 반응기(10)는 용매에 폐플라스틱을 용해하는 것으로, 용매와 폐플라스틱을 혼합하여 용매에 폐플라스틱에 포함된 고분자가 용해된 용액(또는, 용해물)을 제조할 수 있다. 용해물은 상기 용매에 용해되는 고분자 이외에도 폐플라스틱에 포함된 가소제, 열안정제, 첨가제, 그 외의 타 플라스틱 혹은 첨가제 등이 용매에 용해된 용액을 의미할 수 있다.

좀 더 상세하게는, 용해물은 폐플라스틱에 포함된 고분자에 대해 용해도가 높은 양용매(Positive solvent, 또는 용매)에 폐플라스틱을 혼합하여, 폐플라스틱에 포함된 고분자가 용해된 것을 의미할 수 있다. 폐플라스틱에 포함된 고분자가 용매에 용해되는 것은 사슬과 사슬 간의 쌍극자 모멘트에 의한 결합, 소수성 결합 등의 물리적 결합이 약해지고 사슬이 풀려 자유도가 높아지면서, 사슬 내 트랩되었던 가소제 등 첨가제가 빠져나온다.

도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 용해 반응기(10)를 도시한 단면도이다. 용해 반응기(10)는 용해기 본체(11) 및 교반기(12)를 포함할 수 있다.

용해기 본체(11)는 용매와 폐플라스틱을 공급받아 수용하는 것으로, 용매, 폐플라스틱 및 폐플라스틱이 용해된 용해물 중 어느 하나 이상을 저장할 수 있다.

용해기 본체(11)는 상부 또는 측면에 용매 및 폐플라스틱이 공급되는 용매 공급부(도시되지 않음) 및 폐플라스틱 공급부(도시되지 않음)가 구비될 수 있고, 하부에 용해물이 배출되는 용해물 배출부(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 그리고, 용해물 배출부는 내부에 판 형태의 필터를 포함하여, 용해물 내에 잔류되는 이물질을 걸려낼 수 있다.

교반기(12)는 용해기 본체(11) 내에 포함되는 것으로, 회전에 의해 용매와 폐플라스틱을 혼합하여 폐플라스틱을 용매에 용해시킬 수 있다. 교반기(12)는 용해기 본체(11)의 중심축을 축으로 회전하며 용매에 유체 흐름을 발생시켜 용매와 폐플라스틱의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 교반기(12)는 길이가 긴 막대에 적어도 하나 이상의 프로펠러가 구비되는 것으로, 프로펠러는 막대의 길이 방향을 따라 위치될 수 있다. 그리고, 교반기(12)는 프로펠러를 회전시키기 위해 막대에 동력을 제공할 수 있는 모터를 포함할 수 있다. 따라서, 교반기는 모터와 막대가 연결되어 구비될 수 있다.

교반기(12)는 프로펠러를 용매 또는 용해물에 침지되도록 위치될 수 있고, 모터에서 동력을 공급받아 막대 및 프로펠러를 회전시켜 용매와 폐플라스틱을 교반할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 교반기(12)는 모터 일면에 용해기 본체의 중심축과 수평되게 구비된 회전축(도시되지 않음)이 위치되고, 회전축 단부에서 용해기 본체 내면 방향으로 연장된 복수개의 결합부(도시되지 않음)가 구비되며, 결합부 각각에 회전날개(도시되지 않음)가 결합되는 형태로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 교반기(12)는 용매에 폐플라스틱이 용해된 용액을 한 방향으로 회전시킬 수 있다면 그 형태를 특별히 한정하지 않는다.

도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 석출 반응기(20) 및 스크린 벨트(30)를 도시한 단면도이다.

석출 반응기(20)는 용해 반응기(10)에서 용매에 폐플라스틱이 용해된 용해물과 비용매(Non-solvent)를 혼합하여 고분자(또는 재생 플라스틱)를 석출할 수 있다. 석출 반응기(20)는 비용매가 저장되고, 비용매를 통해 고분자 입자가 석출되는 것으로, 석출기 본체(21) 및 용액 공급부(22)를 포함할 수 있다. 여기서, 비용매는 폐플라스틱에 포함된 고분자의 한센 용해도 인자(HSP: Hansen Solubility Parameter)가 10 이상인 화합물을 의미한다.

석출 반응기(20)는 석출기 본체(21)에 저장된 비용매와 용액 공급부에서 공급되는 용해물을 혼합함으로써, 용해물에 포함된 첨가제가 제거된 고분자를 석출할 수 있다.

따라서, 석출기 본체(21)에는 폐플라스틱에 포함된 고분자에 대해 용해도가 낮은 비용매가 저장되어 있어, 용액 공급부(22)에서 공급되는 용해물의 액적이 비용매에 떨어지면 용해물의 액적 내 고분자는 비용매에 녹지 않아 미세입자인 고분자 입자로 석출된다. 반대로 비용매는 가소제 등 첨가제에 대해서는 용해도가 높아 용해물의 액적 내 포함되어 있던 가소제 등 첨가제는 비용매에 용해되어 석출된 미세입자의 순도가 높아진다. 즉, 석출 반응기(20)에서 석출되는 고분자 입자는 폐플라스틱에 포함되어 있던 고분자 입자를 의미할 수 있다.

석출 반응기(20)는 용해물과 비용매를 접촉 및 혼합시켜 용해물에 비용매 비율을 증가시키고, 용해물의 고분자 용해도를 감소시켜 용해도가 작은 고분자를 석출할 수 있다.

석출 반응기(20)는 비용매 및 석출된 고분자 입자를 저장하는 석출기 본체(21) 내에 교반기(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 교반기는 석출기 본체(21) 내에 위치되어 회전에 의해 비용매와 용해물을 혼합할 수 있다.

석출 반응기(20)에서는 용해물이 비용매에 떨어져 용해물과 비용매가 혼합됨과 동시에 고분자 입자 또는 고분자 입자가 석출될 수 있으나, 용해물에 용해된 고분자가 남아 있을 수 있다. 따라서, 교반기는 용해물이 공급된 비용매를 교반하여 비용매와 용해물의 접촉률을 증가시켜 용해물에 용해된 고분자가 석출되는 효율을 증가시킬 수 있다.

석출 반응기(20)는 석출기 본체(21) 내부에 비용매를 주입하는 비용매 주입구(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 석출 반응기(20)는 용해물이 공급됨에 따라 석출기 본체에 저장된 비용매의 농도가 감소될 수 있다. 따라서, 비용매 주입구는 석출 반응기(20)에 저장된 비용매의 농도를 유지하기 위해 석출기 본체에 비용매를 주입할 수 있다.

석출 반응기(20)는 석출기 본체(21)에 복수개의 공급라인(23)이 구비될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 공급라인을 통해 배출되는 고분자의 공급 위치를 도시한 도면이다.

공급라인(23)은 석출기 본체(21)에서 석출된 고분자를 밀도 별로 스크린 벨트(30)로 이동시킬 수 있다. 공급라인(23)은 복수개가 포함될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 석출기 본체(21)에 제1 공급라인(23a) 및 제2 공급라인(23b)이 포함되고, 제1 및 제2 공급라인(23a, 23b)은 석출기 본체(21)의 바닥면에서부터 석출기 본체(21)의 높이 방향으로 이격되어 위치될 수 있다. 즉, 석출기 본체(21)의 바닥면과 가까운 위치에 제1 공급라인(23a)이 위치되고, 석출기 본체(21)의 바닥면과 반대 방향으로 제2 공급라인(23b이 제1 공급라인(23a)과 이격되어 위치될 수 있다.

제1 및 제2 공급라인(23a, 23b)에서 스크린 벨트(30)로 이동되는 고분자는 각각 스크린 벨트(30)의 상이한 위치에 공급될 수 있다.

예를 들어, 석출 반응기(20)는 PVC 및 ABS 고분자가 석출될 수 있고, PVC 및 ABS 고분자는 석출된 후 바로 제1 및 제2 공급라인(23a, 23b)을 통해 스크린 벨트(30)로 배출될 수 있다. 이때, 제1 공급라인(23a)으로 밀도가 높은 PVC 고분자가 배출되고, 제2 공급라인(23b)으로 PVC 보다 밀도가 낮은 ABS 고분자가 배출될 수 있다.

그리고, 제1 공급라인(23a)으로 배출되는 PVC와 제2 공급라인(23b)으로 배출되는 ABS는 스크린 벨트(30)의 폭 방향으로 이격되어 배출될 수 있다. 즉, PVC와 ABS는 스크린 벨트(30)의 이동방향을 기준으로 각각 스크린 벨트(30)의 오른쪽과 왼쪽에 공급될 수 있다.

본 발명에 따른 석출 반응기(20)는 고분자가 석출된 후 공급라인(23)을 통해 배출됨으로써, 서로 다른 종류의 고분자는 석출 반응기(20)에서 석출된 후 일정시간 이상 석출 반응기(20)에서 교반될 경우, 종류가 다른 고분자끼리 응집되는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 재생플라스틱에 사용되는 고분자의 순도를 증가시킬 수 있다.

또는, 석출 반응기(20)는 PVC가 석출될 수 있고, 석출된 PVC는 용매의 함유양에 따라 밀도가 상이해질 수 있다. 따라서, 밀도가 높은 PVC는 제1 공급라인(23a)으로 배출되고, 상대적으로 밀도가 낮은 PVC는 제2 공급라인(23b)으로 배출될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 석출 반응기(20)는 고분자의 종류에 상관없이 밀도에 따라 고분자를 분리/배출할 수 있다.

폐플라스틱은 폐폴리염화비닐일 수 있다. 비용매란, 폴리염화비닐의 한센 용해도 인자(HSP: Hansen Solubility Parameter)가 10 이상인 화합물을 의미한다.

구체적으로, 비용매란 폴리염화비닐의 한센 용해도 인자(HSP: Hansen Solubility Parameter)가 10 이상 20 이하인 화합물을 의미한다.

이때, 폴리염화비닐의 한센 용해도 인자는 용질과 용매의 두 물질 사이의 한센 파라미터 차이를 의미한다. 한센 용해도 인자는 두 물질의 용해도와 비례하는 값으로, 이를 통하여 두 물질의 용해도를 계산할 수 있다. 두 물질이 서로 비슷한 성질을 가질수록 한센 파라미터 값이 비슷하므로 HSP 값이 낮고, 이 두 물질은 HSP 값을 통하여 서로 잘 녹을 것이라고 예측할 수 있다.

한센 용해도 인자는 하기 식으로 계산할 수 있으며, 이를 간편하게 계산해주는 HSPip 소프트웨어를 사용시 두 물질의 δd, δp 및 δh를 얻을 수 있으며, 해당 값을 하기 식에 적용하면 해당 용매와의 HSP값을 계산할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 비용매는 알코올, 에테르, 시클로알칸, 에스테르, 카르복실산, 니트릴로, 헥세인(Hexane) 및 클로로폼(Chlorofirom) 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 탄화수소 화합물이다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 비용매는 에탄올, 메탄올, 헥세인, 이소프로필알코올, 에틸아세테이트 또는 아세토니트릴이다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 비용매는 바람직하게 에탄올, 메탄올, 헥세인 또는 이소프로필알코올이다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 폴리염화비닐의 양용매는 케톤계 용매, 시클로에테르계 용매, 선형 또는 환형 카보네이트계 용매 또는 탄소수 1 내지 10의 탄화수소계 용매이다.

케톤계 용매는 예컨대, 메틸에틸케톤일 수 있다.

시클로에테르계 용매는 예컨대, 테트라하이드로퓨란일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 선형 카보네이트계 용매는 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸프로필카보네이트(EPC), 에틸메틸카보네이트(EMC) 또는 메틸프로필카보네이트(MPC)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 환형 카보네이트계 용매는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 1,2-부틸렌카보네이트(BC), 2,3-부틸렌카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트(VC), 비닐에틸렌카보네이트 또는 플루오르에틸렌카보네이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 환형 카보네이트계 용매는 프로필렌카보네이트일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소계 용매는 메틸렌클로라이드 또는 에틸렌클로라이드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 폴리염화비닐의 양용매는 바람직하게 메틸에틸케톤, 싸이클로헥사논 또는 싸이클로헥산이다.

스크린 벨트(30)는 석출 반응기(20)에서 석출되어 공급라인(23)을 통해 배출된 고분자 및 비용매를 공급받아 고분자와 비용매를 분리할 수 있다. 즉, 고분자의 함수율을 감소시킬 수 있다.

스크린 벨트(30)는 복수개의 관통홀(미도시)을 포함할 수 있다. 관통홀은 비용매는 통과시키고 고분자는 통과시키기 않아 고분자와 비용매를 분리시킬 수 있다. 그리고, 스크린 벨트(30)는 메쉬망 형태로 구비될 수 있다.

따라서, 관통홀의 평균 크기 및 메쉬망의 직경은 고분자의 평균 크기 보다 작을 수 있다. 여기서, 관통홀의 평균 크기는 복수개의 관통홀의 지름의 평균을 의미하고, 고분자의 평균 크기는 복수개의 고분자의 지름의 평균을 의미한다.

바람직하게는, 관통홀의 평균 크기는 30 ㎛ 내지 2 ㎜, 더 바람직하게는 30 ㎛ 내지 400 ㎛, 더 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다.

스크린 벨트(30)는 고분자를 석출 반응기(20)에서 후술되는 건조기 또는 압축기로 이동시킬 수 있다. 스크린 벨트(30)는 스크린 벨트(30)의 길이 방향으로 이동하여 공급라인(23)으로부터 연속적으로 고분자 및 비용매를 공급받아, 고분자와 비용매를 분리할 수 있다. 여기서, 스크린 벨트(30)의 길이 방향은 스크린 벨트(30)의 양 단부를 연결하는 직선 중 가장 길이가 긴 방향을 의미한다.

스크린 벨트(30)는 금속, 플라스틱 또는 이들의 혼합물을 포함하는 그물 형태로 구비될 수 있다.

예를 들어, 스크린 벨트(30)는 스테인레스(SUS, Stainless Use Steel), 폴리에틸렌 테레프탈 레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride), 고무와 플라스틱의 혼합물, 철(steel), 폴리에스터(Polyester), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 물질이 포함될 수 있다.

또는, 스크린 벨트(30)는 금속, 고무 또는 플라스틱의 그물망 구조에 크롬, 니켈 등 부식을 방지할 수 있는 물질이 코팅될 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리시스템(100)은 하나 이상의 스크린 벨트(30)를 포함할 수 있다. 그리고, 스크린 벨트(30)는 공급라인(23)과 동일한 개수가 구비되거나, 공급라인(23) 개수와 상이한 개수가 구비될 수 있다. 복수개의 스크린 벨트(30)가 포함될 경우, 스크린 벨트(30)는 일정거리 이격되어 위치될 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 석출 반응기(20)에 공급라인(23)이 2개 구비될 경우, 스크린 벨트(30)는 하나 또는 두개가 구비될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 공급라인(23)과 스크린 벨트(30)가 두 개 포함될 경우, 스크린 벨트(30)는 스크린 벨트(30)의 진행 방향을 기준으로 진행 방향 좌우에 각각 위치될 수 있다.

그리고 밀도가 상대적으로 큰 고분자는 좌측 스크린 벨트(30)로 공급되고, 밀도가 상대적으로 작은 고분자는 우측 스크린 벨트(30)로 공급될 수 있다.

스크린 벨트(30)는 일면에 분리벽(미도시)이 구비될 수 있다. 분리벽은 스크린 벨트(30)의 길이와 대응되는 길이로 스크린 벨트(30)를 두 구역으로 분리할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시상태에 따른 스크린 벨트(30)를 도시한 사시도이다. 스크린 벨트(30)는 압착부(31)를 더 포함할 수 있다. 압착부는 스크린 벨트(30)와 접촉되어 공급라인(23)을 통해 배출된 고분자와 비용매 혼합물을 가압하여 비용매가 관통홀을 통과하는 시간을 단축하거나, 관통홀을 통과하는 양을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리 시스템(100)은 진동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

진동부는 스크린 벨트(30)를 진동시켜 고분자와 비용매의 분리시키는 것으로, 비용매 제거율을 증가시거나 비용매가 관통홀을 통해 제거되는 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리 시스템(100)은 비용매 회수부(40)를 더 포함할 수 있다. 비용매 회수부(40)는 중력 방향을 따라 스크린 벨트(30) 하부에 스크린 벨트(30)를 통과한 비용매를 저장 및 석출 반응기(20)로 재공급할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 비용매 회수부(40)는 고분자와 분리되어 관통홀을 통과한 비용매를 저장하는 저장부(41) 및 비용매를 저장부(41)에서 석출 반응기(20)로 이동시키는 유로(42)를 포함할 수 있다. 저장부(41)는 스크린 벨트(30)의 일면에 위치될 수 있는데, 고분자 및 비용매의 공급 방향의 하부에 위치될 수 있다.

이때, 석출 반응기(20)는 석출기 본체(21)에 비용매를 공급하는 비용매 재공급부(24)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 유로(42)는 비용매 재공급부(24)와 연결될 수 있다.

유로(42)는 비용매를 석출 반응기(20)로 이동시키기 위해 펌프(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 폐플라스틱 처리시스템(100)을 도시한 개략도이다. 본 발명에 따른 폐플라스틱 처리시스템(100)은 탈수기(50) 및 건조기(60) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

탈수기(50)는 스크린 벨트(30)로부터 고분자를 공급받아 고분자의 함수율을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 탈수기(50)는 원심력을 이용하여 비용매를 고분자로부터 분리할 수 있다.

건조기(60)는 스크린 벨트(30)를 이동하는 고분자를 건조하거나, 스크린 벨트(30) 또는 탈수기(50)로부터 고분자를 공급받아 고분자에 잔류된 비용매를 제거하는 것이다.

예를 들어, 건조기(60)는 고분자에 열원을 공급하여 잔류하는 비용매를 증발시킬 수 있다.

건조기(60)는 스크린 벨트(30) 일면에 위치되어 이동하는 고분자와 일정거리 이격되어 고분자에 열원을 공급할 수 있다.

또는, 건조기(60)는 하우징에 고분자를 공급받아 저장하고, 하우징 내부 및 외부 중 어느 하나 이상에 열원을 공급하여 비용매를 증발시킬 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리시스템(100)은 분류부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 분류부는 스크린 벨트(30)에 공급된 고분자 또는 건조기(60)에서 건조된 고분자를 밀도 또는 무게에 따라 분류할 수 있다.

예를 들어, 분류부는 스크린 벨트(30)에 공급된 고분자 또는 건조기(60)에서 건조된 고분자의 무게를 측정하여 무게별로 분류할 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리공정은 용해 단계(S10), 석출 단계(S20), 배출 단계(S30) 및 분리 단계(S40)를 포함한다.

용해 단계(S10)는 는 폐플라스틱을 용매에 용해하는 단계로, 용매가 저장된 용해기 본체에 폐플라스틱을 공급하거나, 용해기 본체에 용매 및 폐플라스틱을 함께 공급한 후, 교반기를 이용하여 용매 및 폐플라스틱을 교반하여 용해물을 제조할 수 있다.

석출 단계(S20)는 비용매가 저장된 석출기 본체에 용액 공급부를 통해 용해물을 공급하여 입자 형태의 고분자를 석출할 수 있다.

배출 단계(S30)는 석출기 본체 내부에 석출된 고분자를 밀도 별로 배출할 수 있다. 고분자는 밀도에 따라 비용매에 부유되는 위치가 상이하고, 배출 단계(S30)는 석출기 본체의 높이에 따라 부유되어 있는 고분자를 배출할 수 있다.

분리 단계(S40)는 배출 단계(S30)에서 배출된 고분자와 비용매를 분리할 수 있다. 배출 단계(S30)에서 고분자가 배출될 때 비용매도 함께 배출될 수 있다. 따라서, 고분자의 순도를 증가시키기 위해 분리 단계(S40)는 중력을 이용하여 또는 배출된 고분자와 비용매 혼합물을 가압하여 비용매를 제거할 수 있다. 즉, 복수개의 관통홀을 포함하는 스크린 벨트에 고분자 및 비용매 혼합물이 공급되고, 비용매는 중력에 의해 관통홀을 통과하거나, 혼합물을 가압하여 비용매를 관통홀로 통과시킬 수 있다.

분리 단계(S40)는 고분자의 함수율을 10% 내지 30%까지 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리 공정은 분리된 비용매를 석출 반응기에 재 공급하는 재공급 단계, 비용매와 분리된 고분자를 탈수시키는 탈수 단계 및 비용매와 분리된 고분자를 건조시키는 건조 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.

탈수 단계는 고분자의 함수율을 1% 내지 10%로 감소시킬 수 있고, 건조 단계는 고분자의 함수율을 0.1% 이하까지 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱 처리 공정은 분류 단계를 더 포함할 수 있다. 분류 단계는 스크린 벨트에 공급된 고분자를 위치 또는 밀도(무게)에 따라 분류할 수 있다. 또는 분류 단계는 스크린 벨트에 공급된 상태로 건조된 고분자를 위치 또는 밀도(무게)에 따라 분류할 수 있다.

폐플라스틱 처리 공정은 폐플라스틱 처리 시스템 중 중복된 구성의 설명을 인용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 폐플라스틱 처리시스템
10: 용해 반응기
11: 용해기 본체
12: 교반기
20: 석출 반응기
21: 석출기 본체
22: 용액 공급부
23: 공급라인
23a: 제1 공급라인
23b: 제2 공급라인
24: 비용매 재공급부
30: 스크린 벨트
31: 압착부
40: 비용매 회수부
41: 저장부
42: 유로
50: 탈수기
60: 건조기

Claims (10)

1. 용매와 폐플라스틱을 공급받아 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 용해 반응기;
   비용매가 저장되어 있고, 상기 폐플라스틱이 용해된 용액이 상기 비용매에 공급되어 상기 용액에 포함된 고분자를 석출하는 석출 반응기 및
   석출된 상기 고분자 및 상기 비용매를 공급받아 상기 고분자와 상기 비용매를 분리하는 스크린 벨트를 포함하고,
   상기 석출 반응기는 석출된 상기 고분자의 밀도 별로 상기 스크린 벨트로 이동시키는 복수개의 공급라인을 포함하는 것인 폐플라스틱 처리 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린 벨트는 상기 공급라인으로부터 연속적으로 상기 고분자 및 상기 비용매를 공급받는 것인 폐플라스틱 처리 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린 벨트는 상기 비용매가 통과하는 복수개의 관통홀을 포함하는 것인 폐플라스틱 처리 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 관통홀의 평균 크기는 상기 고분자의 평균 크기 보다 작은 것인 폐플라스틱 처리 시스템.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 관통홀의 평균 크기는 30 ㎛ 내지 2 ㎜ 것인 폐플라스틱 처리 시스템.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린 벨트를 진동시켜 상기 고분자와 상기 비용매를 분리시키는 진동부를 더 포함하는 폐플라스틱 처리 시스템.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린 벨트는 금속, 플라스틱 또는 이들의 혼합물을 포함하는 그물 형태로 구비되는 것인 폐플라스틱 처리 시스템.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린 벨트 하부에 상기 스크린 벨트에서 분리된 상기 비용매를 저장 및 상기 석출 반응기로 재공급하는 비용매 회수부를 더 포함하는 폐플라스틱 처리 시스템.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 비용매와 분리된 상기 고분자를 탈수하는 탈수기 및 상기 고분자를 건조하는 건조기 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 폐플라스틱 처리 시스템.
10. 용매에 폐플라스틱을 용해시키는 용해 단계;
    상기 폐플라스틱이 용해된 용액을 비용매와 혼합하여 상기 용액에 포함된 고분자를 석출하는 석출 단계
    석출된 상기 고분자를 밀도 별로 배출하는 배출 단계 및
    배출된 상기 고분자와 상기 비용매를 분리하는 분리 단계
    를 포함하는 폐플라스틱 처리 공정.
    

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