KR101411988B1 - 자동차 내장시트 폐기물을 이용한 재활용 칩의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

자동차 내장시트 폐기물을 이용한 재활용 칩의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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KR101411988B1 KR20130104231A KR20130104231A KR101411988B1 KR 101411988 B1 KR101411988 B1 KR 101411988B1 KR 20130104231 A KR20130104231 A KR 20130104231A KR 20130104231 A KR20130104231 A KR 20130104231A KR 101411988 B1 KR101411988 B1 KR 101411988B1
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Abstract

본 발명은 분쇄된 폴리에스테르의 기모층 및 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 바닥층을 포함하는 자동차 내장시트 폐기물을 용융하는 용융 단계와 상기 용융물이 압출기를 통해 로드(rod)형태로 압출하는 압출 단계와 상기 압출단계의 로드를 덩어리로 절삭하는 단계와 절삭된 상기 덩어리를 냉각하는 냉각 단계 및 냉각된 상기 압출물을 분쇄하여 칩을 생성하는 분쇄 단계를 포함하여 제조되는 재활용 칩(chip)의 제조방법에 관한 것이다.

Description

자동차 내장시트 폐기물을 이용한 재활용 칩의 제조장치 및 제조방법{Manufacturing process and equipment of recycling chip used autocar's internal sheet waste}
본 발명은 자동차 내장시트 폐기물을 이용하여 재활용 칩(chip)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 로드(rod)형태의 압출물을 제조함에 따라 제품품질을 향상시킬 수 있으며 제조 공정수가 감축되어 에너지 절약 및 시간을 절감할 수 있는 재활용 칩(chip)의 제조장치 및 제조방법에 한 것이다.
현재 우리나라에서 생산되고 있는 자동차는 연간350만대 이상이고 이의 생산과정에서 배출되는 내장시트는 차종마다 그 형상이 다르기 때문에 프레스 재단시 배출되는 스크렙퍼(scraper)가 월1,000ton이 넘으며 이와 같은 시트 폐기물의 기모층의과 바닥층의 물성의 각각 다르기 때문에 분리하지 않고는 재활용할 수 없다. 이와 같이 물성이 서로 다를 경우는 이의 분리 그 자체가 고비용이고 매우 힘들기 때문에 분리하지 않고 그대로 매각 및 소각 처리하고 있는 관계로 수질 오염 및 환경오염의 공해를 유발하고 있는 실정인 것이다.
한국등록특허 출원번호 제2009-0096733호(" 자동차 내장시트 폐기물을 이용한 재활용 칩(chip)의 제조방법", 이하 선행문헌1)는 본 출원인이 선출원한 특허이다. 상기 선행문헌 1의 재활용 칩(chip)은 재생원료를 수거하여 분쇄하고 분쇄된 재생원료를 용융하여 압출성형하고, 압착 및 냉각한 원료를 분쇄하여 재활용 칩을 수득하였다. 상기 선행문헌 1은 용융된 재생원료를 시트상으로 성형하였으나, 시트상으로 제조할 경우에는 제조 공정수를 증가시킬 뿐 아니라, 제품의 품질이 낮은 문제가 있었다. 따라서 이러한 문제를 해결할 수 있도록 자동차 내장시트 폐기물을 재활용하여 고품질의 제품을 생산할 수 있는 제조방법이 모색되어져야 한다.
특허: 한국등록특허 출원번호 제2009-0096733호 (" 자동차 내장시트 폐기물을 이용한 재활용 칩(chip)의 제조방법", 공개일 : 2010.05.10)
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동차 내장시트 폐기물을 폐기하지 않고 재활용 칩(chip)으로 제조함으로써 환경오염 및 자원낭비를 줄일 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 품질을 향상시키기 위해 기존의 시트상 형태로 제작되었던 압출공정을 로드(rod)형태로 변경함으로써, 제품의 품질이 향상되고 공정구가 감축될 수 있는 재활용 칩(chip) 제조방법을 제공하는데 있다.
더불어 재활용 칩(chip) 생산 공정수가 감축됨에 따라 에너지 절약 및 시간을 절감할 수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명은, 분쇄된 폴리에스테르의 기모층 및 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 바닥층을 포함하는 자동차 내장시트 폐기물을 용융하는 용융 단계(S100); 상기 용융물이 압출기를 통해 로드형태로 압출하는 압출 단계(S200); 상기 압출단계의 로드형태를 덩어리로 절삭하는 절삭 단계(S300); 상기 절삭된 덩어리의 냉각 단계(S400); 및 냉각된 상기 압출물의 분쇄 단계(S500); 를 포함한다.
또한, 상기 자동차 내장시트 폐기물은 목분, 탈크, 탄산칼슘, 카본블랙, 안정제, 마스터배치, 항균제 및 냄새 제거제로부터 선택되는 어느 한 종 이상의 충전제를 포함한다.
또한, 상기 용융단계(S100)는 상기 자동차 내장시트 폐기물 100중량을 기준으로, 발포제 0.01 내지 3중량부를 더 포함한다.
또한, 상기 용융단계(S100)에서는 넓이 400~900mm2 범위로 분쇄된 상기 자동차 내장시트 폐기물을 용융하는 것을 포함한다.
또한, 상기 용융단계(S100)에서 상기 용융온도(
Figure 112013079591009-pat00001
)는 180℃ 내지 250℃인 것을 포함한다.
또한, 상기 압출 단계(S200)에서의 상기 압출기는 복수개의 토출구를 통해 압출하는 것을 포함한다.
또한, 상기 분쇄 단계(S500)에서 상기 재활용 칩(chip)은 넓이 4~100mm2 범위로 분쇄하는 것을 포함한다.
또한, 상기 분쇄 단계(S500)에서 분쇄된 상기 재활용 칩(chip)은 진동 여과망을 통해 입자 크기별로 나누는 선별단계를 더 포함한다.
또한, 자동차 내장시트 폐기물을 분쇄하는 제 1분쇄기(10); 상기 제 1분쇄기로 분쇄된 분쇄물을 압출하여 압출물을 생성하는 압출기(20); 상기 압출기의 끝단부에 위치하여 상기 압출물을 토출하는 다이(30); 상기 다이(30)로 토출된 상기 압출물을 절삭하는 커터(40); 상기 다이(30)의 하측에 위치하여 상기 커터(40)에 의해 상기 절삭된 덩어리를 냉각하는 냉각조(50); 상기 냉각된 덩어리를 이송시키는 콘베어(60); 상기 콘베어(60)를 통해 이송된 상기 냉각된 덩어리를 분쇄하는 제 2분쇄기(70); 및 상기 제 2분쇄로부터 분쇄된 분쇄물을 저장하는 저장조(80);를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 자동차 내장시트 폐기물 제조방법을 이용하여 생산된 재활용 칩(chip)은 분쇄공정을 거쳐 일정이상의 크기로 분쇄된 폐기물을 사용함으로써, 자동차 내장시트의 폐기물을 이루는 여러 물성의 물질이 균일하게 혼합될 수 있으므로 고품질의 제품을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 방법으로 본 발명의 방법으로 자동차 내장시트 폐기물을 이용하여 재활용 칩(chip)을 제조하면 작업 시 기존공정과 비교하여 공정수가 감축되어 작업이 용이하고, 시간이 절감효과를 얻을 수 있다.
더불어, 공정수가 감축됨에 따라 인건비 및 에너지 절약의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용 칩 제조장치의 모식도
도 2는 본 발명의 제조방법에 따른 순서도
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명에 의한 재활용 칩(chip)의 제조장치 및 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용용 칩을 제조하는 장치를 나타낸 모식도로, 본 발명의 상기 재활용 칩을 제조하는 제조장치는 크게 제 1분쇄기(10), 압출기(20), 다이(30), 커터(40), 냉각조(510), 콘베어(60), 제 2분쇄기(70) 및 저장조(80)를 포함하여 이루어진다. 이하 상기 자동차 내장시트 폐기물을 이용하여 재활용 칩을 제조하는 제조장치에 대해 도 1을 참조로 하여 설명한다.
상기 제 1분쇄기(10)는 상기 자동차 내장시트 폐기물을 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 장치로, 더욱 자세하게 상기 자동차 내장시트 폐기물은 자동차 내장시트 생산 공정에서 발생되는 불량품, 자동차 내장시트의 가공 공정에서 발생되는 스크랩퍼(scraper) 또는 이들의 혼합물을 가로*세로를 20 내지 30mm 범위(400~900mm2)로 분쇄하는 장치이다.
상기 압출기(20)는 상기 제 1분쇄기(10)를 통해 분쇄된 상기 분쇄물을 용융 및 압출시키는 단계이다. 더욱 상세하게, 상기 압출기(20)에서는 상기 압출기(10)로부터 분쇄된 분쇄물이 상기 압출기(20)의 주입구를 통해 주입되게 되면 상기 압출기 내부에서 상기 분쇄물이 용융되어 압출물이 제조되는 단계이다.
상기 다이(30)는 압출기 다이(extruder die)로서, 상기 다이(30)는 상기 압출기(20)의 출구에 위치하여 상기 압출기(20)에서 용융된 압출물이 로드(rod)형태로 토출되게 된다.
상기 커터(40)는 상기 다이(30)로 토출된 로드(rod) 형태의 압출물을 덩어리로 절삭하기 위해 구비되는 장치에 관한 것으로, 상기 다이(30)의 끝단에 위치하여 상기 다이(30)로 토출되는 압출물을 일정 크기의 덩어리로 절삭한다.
상기 냉각조(50)는 상기 절삭된 덩어리를 냉각하는 단계로, 냉각방법은 공랭식 및 수랭식 냉각이 가능하며 이는 사용자에 따라 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.
상기 콘베어(60)는 상기 냉각된 덩어리를 이송시키기 위한 수단으로써, 상기 냉각조(50)에서 냉각된 덩어리는 상기 콘베어(60)에 의해 다음 공정으로 이송되게 된다. 상기 콘베어(60)는 모든 제조장치 사이에 구비함으로써 제조공정의 효율을 크게 증대시킬 수 있다.
상기 제 2분쇄기(70)는 상기 콘베어(60)를 통해 이송된 상기 냉각된 덩어리를 분쇄하는 과정으로, 상기 절삭된 덩어리는 상기 제 2분쇄기를 통해 2mm 내지 10mm(넓이 4 ~ 100mm2)범위로 분쇄되게 된다. 분쇄되는 상기 덩어리의 분쇄 크기의 범위는 사용자나 공정에 따라 다양하게 변경되어 실시될 수 있으나, 2mm 내지 10mm(넓이 4 ~ 100mm2)범위로 분쇄하는 것이 가장 효율이 좋다. 상기 제 2분쇄기(70)를 통해 분쇄된 분쇄물을 스크류콘베어를 통해 이송되게 된다.
상기 저장조(80)는 상기 제 2분쇄기(70)를 통해 분쇄된 분쇄물을 저장하는 곳으로, 상기 제 2 분쇄기(70)를 통해 분쇄된 분쇄물은 스크류콘베어를 통해 상기 저장조(80)로 이동하여 저장된다.
도 2는 본 발명의 자동차 내장시트 폐기물을 이용하여 재활용 칩(chip)을 제조방법의 순서도를 도시하고 있다. 본 발명의 재활용 칩(chip) 제조방법은, 분쇄된 자동차 내장시트 폐기물을 이용하여 용융 단계(S100), 압출 단계(S200), 절삭단계(S300), 냉각 단계(S400) 및 분쇄 단계(S500)를 포함하여 이루어진다. 이하 도면을 참고로 하여 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
상기 자동차 내장시트 폐기물은 바닥층의 폴리프로필렌(PP)의 층과 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)과 기모층의 폴리에스테르를 포함하여 이루어진다. 상기 자동차 내장시트 폐기물은 자동차 내장시트의 생산 공정에서 발생되는 불량품, 자동차 내장시트의 가공 공정에서 발생되는 스크랩퍼(scraper) 또는 이들의 혼합물인 것으로 이들을 재활용하게 되면서 원자재 절감을 할 수 있다. 더불어, 본 발명의 자동차 내장시트 폐기물은 목분, 타르크, 탄산칼슘, 카본블랙, 안정제, 마스터배치, 항균제 및 냄새 제거로부터 선택되는 어느 한 종 이상의 충전제를 포함하여 재활용 칩(chip)의 강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 용융 단계를 실시하기 전에 분쇄공정을 추가하여 여러 물성의 물질들을 균일하게 혼합될 수 있도록 하여 제품 생산 시 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 용융 단계(S100)는 용융온도(
Figure 112013079591009-pat00002
)에서 상기 자동차 내장시트 폐기물의 분쇄물을 용융하여 용융물을 생성하는 단계이다. 상기 용융 단계에서의 상기 용융온도(
Figure 112013079591009-pat00003
)는
Figure 112013079591009-pat00004
(
Figure 112013079591009-pat00005
은 바닥층 융점,
Figure 112013079591009-pat00006
는 기모층 융점 및
Figure 112013079591009-pat00007
는 용융온도)이어야 한다. 만약, 용융온도가 바닥층의 상기 폴리프로필렌(PP) 또는 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 융점보다 융점보다 낮을 경우 바닥층을 이루는 다양한 수지들이 분포도가 균일한 액체상의 혼합 수지물로 제조할 수 없으며, 상기 용융온도가 기모층의 폴리에스테르의 융점보다 높을 경우 상기 폴리에스테르 섬유를 용융되어 수지속에 분산시킬 수 없게 된다. 따라서 상기 용융온도가 기모층의 폴리에스테르의 융점보다 높을 경우 폴리에스테르의 결착력을 내포하고 있는 상도한 강한 칩을 제조하기 어렵게 된다. 따라서 상기 용융온도(
Figure 112013079591009-pat00008
)는 180℃ 내지 250℃내에서 공정이 이루어져야 하지만, 일 실시예로 220℃에서 용융하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 용융단계(S100)에서는 상기 자동차 내장시트 폐기물 100중량을 기준으로, 발포제 0.01 내지 3중량부를 더 포함하여 제조할 수 있다. 이는 기존의 시트(sheet) 형태의 압출물에서 로드(rod)형태의 압출물로 형태를 변형함에 따라, 제품의 품질이 향상되고, 공정수도 감축되어 에너지 및 인건비가 절약되지만, 분쇄공정에 있어서 시트(sheet)형태의 압출물이 로드(rod)형태의 압출물보다 분쇄가 용이하기 때문에 상기 용융단계(S100)에 발포제를 첨가하여 로드(rod)형태 압출물의 분쇄가 용이하도록 한다. 상기 발포제를 첨가하여 제조된 상기 자동차 내장시트는 승차감을 증대시키는 효과가 있으며, 상기 용융단계(S100)에서 발포제의 기포로 인해 용융물의 유동이 용이해짐에 따라 용융물이 균일하게 혼합되게 되며, 분쇄단계에서도, 기포층으로 인해 분쇄가 용이해진다. 하지만, 상기 발포제를 허용기준이상으로 첨가하면 제품의 강도가 약해지며, 균일하게 혼합된 제품을 생산하기 어렵다. 발포제의 예로는, 열에 의한 발포제로 아조계 등이 있으며 기타 물리적 발포제로서 프로판가스 등을 부가하는 방법 등이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
더불어, 상기 용융 단계(S100)에서 상기 자동차 내장시트 폐기물은 가로*세로를 20 내지 30mm 범위(400~900mm2)로 분쇄된 상기 자동차 내장시트 폐기물을 이용하여 용융하는 것이 가장 효과적이나, 이는 일 실시예에 불과하다. 상기 자동차 내장시트 폐기물이 가로*세로를 20 내지 30mm(400~900mm2)범위로 분쇄된 것을 사용하는 것은 상기 자동차 내장시트 폐기물이 분쇄되면서 서로 다른 물성의 물질이 분리되어 물질이 부풀어 불균일하게 형성되기 때문에 이러한 불균일하게 형성된 폐기물을 사용하지 않기 위함이다.
상기 압출 단계(S200)는 상기 용융 단계(S100)를 통해 생성된 용융물을 압출기를 통해 압출하는 단계로써, 복수개의 토출구를 포함하는 압출기를 통해 상기 용융물이 토출되는 것을 특징으로 하며, 상기 압출기는 상기 복수개의 토출구를 통해 로드(rod)형태의 압출물로 제조하는 것을 포함한다. 본 발명은 종래의 시트(sheet)상 형태의 압출물에서 로드(rod)형태의 압출물로 변경됨에 따라 시트(sheet)상을 제조를 위한 롤링 작업이 불필요해졌기 때문에 제조 공정수가 감축되고 작업이 용이해졌으며 시간의 절감효과까지 얻을 수 있다.
상기 절삭단계(S300)는 상기 로드(rod)형태를 덩어리로 절삭하는 단계이다. 상기 용융단계(S100)에서 언급한 것과 같이 로드형태로 압출함에 따라 공정수가 감축되고 인건비 및 에너지 절약의 효과까지 얻을 수 있다. 그러나 종래의 시트상 형태로 압출되는 공정과 비교하여 본 발명의 로드형태의 압출물 분쇄가 용이하지 않지만, 이러한 문제는 상기 발포제를 첨가함으로써 해결할 수 있다.
상기 냉각 단계(S400)는 상기 절삭단계(S300)에서 절삭된 덩어리를 냉각하는 공정으로 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 압출기 토출구 끝단과 하측에 냉각조가 위치하여 상기 압출기 통해 토출된 상기 용융물이 냉각조에서 냉각될 수 있도록 한다. 상기 냉각조에서 냉각된 덩어리는 콘베어를 통해 분쇄단계로 이송된다.
상기 분쇄 단계(S500)는 상기 냉각 단계(S400)에서 냉각된 상기 덩어리 형태를 분쇄하는 공정이다. 상기 절삭된 덩어리를 상기 분쇄 단계를 통해 2mm 내지 10mm(넓이 4 ~ 100mm2)범위로 분쇄를 하며, 상기 분쇄 단계(S500)를 거친 분쇄물은 입자 크기별로 나누는 선별단계를 더 포함한다. 상기 선별공정은 진동 여과망을 이용하며, 상기 진동 여과망의 여과공을 통과한 재활용 칩(chip)만을 수득한다. 상기 재활용 칩(chip)이 2mm 내지 10mm(넓이 4 ~ 100mm2)의 입자 크기를 갖는 것은 재활용의 경제성 측면을 고려한 것뿐만 아니라 재활용 칩의 사용범위를 극대화시켜 제 2의 공해 발생을 방지할 수 있기 때문이다. 상기 분쇄 단계(S500) 및 선별 공정을 마친 재활용 칩(chip)은 스크류콘베어를 통해 탱크에 저장된다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
S100 내지 S500 : 본 발명의 자동차 내장시트 폐기물을 이용한 재활용 칩(chip) 제조방법의 각 단계.
10 : 제 1 분쇄기
20 : 압출기
30 : 다이
40 : 커터
50 : 냉각조
60 : 콘베어
70 : 제 2 분쇄기
80 : 저장조

Claims (9)

  1. 분쇄된 폴리에스테르의 기모층 및 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 바닥층을 포함하는 자동차 내장시트 폐기물을 용융하여 용용물을 생성하는 용융 단계(S100);
    상기 용융물이 압출기를 통해 로드형태로 압출하는 압출 단계(S200);
    상기 압출단계의 로드형태를 덩어리로 절삭하는 절삭 단계(S300);
    상기 절삭된 덩어리의 냉각 단계(S400); 및
    냉각된 상기 압출물의 분쇄 단계(S500);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 용융단계(S100)에서 상기 자동차 내장시트 폐기물 100중량을 기준으로 발포제 0.01 내지 3중량부를 더 포함하는 재활용 칩(chip)의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자동차 내장시트 폐기물은
    목분, 탈크, 탄산칼슘, 카본블랙, 안정제, 마스터배치, 항균제 및 냄새 제거제로부터 선택되는 어느 한 종 이상의 충전제를 포함하는 재활용 칩의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에서 있어서, 상기 용융단계(S100)에서는
    넓이 400~900mm2 범위로 분쇄된 상기 자동차 내장시트 폐기물을 용융하는 것을 포함하는 재활용 칩의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 용융단계(S100)에서 상기 용융온도(
    Figure 112013079591009-pat00009
    )는
    180℃ 내지 250℃인 것을 포함하는 재활용 칩의 제조방법.
  6. 제 1항에서 있어서, 상기 압출 단계(S200)에서의 상기 압출기는
    복수개의 토출구를 통해 압출하는 것을 포함하는 재활용 칩의 제조방법.
  7. 제 1항에서 있어서, 상기 분쇄 단계(S500)에서 상기 재활용 칩은
    넓이 4~100mm2 범위로 분쇄하는 것을 포함하는 재활용 칩의 제조방법.
  8. 제 1항에서 있어서, 상기 분쇄 단계(S500)에서 분쇄된 상기 재활용 칩은
    진동 여과망을 통해 입자 크기별로 나누는 선별단계를 더 포함하여 제조되는 재활용 칩의 제조방법.
  9. 자동차 내장시트 폐기물을 분쇄하는 제 1분쇄기(10);
    상기 제 1분쇄기로 분쇄된 분쇄물을 용융하여 압출물을 생성하는 압출기(20);
    상기 압출기의 끝단부에 위치하여 상기 압출물을 토출하는 다이(30);
    상기 다이(30)로 토출된 상기 압출물을 절삭하는 커터(40);
    상기 다이(30)의 하측에 위치하여 상기 커터(40)에 의해 상기 절삭된 덩어리를 냉각하는 냉각조(50);
    상기 냉각된 덩어리를 이송시키는 콘베어(60);
    상기 콘베어(60)를 통해 이송된 상기 냉각된 덩어리를 분쇄하는 제 2분쇄기(70); 및
    상기 제 2분쇄로부터 분쇄된 분쇄물을 저장하는 저장조(80);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 압출기(20)에서 상기 분쇄물 용융 시 상기 자동차 내장시트 폐기물 100중량을 기준으로 발포제 0.01 내지 3중량부를 더 포함하는 재활용 칩의 제조장치.
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