KR20180092369A

KR20180092369A - 폐 가교 폴리에틸렌 재활용하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180092369A
Application number: KR1020170017914A
Authority: KR
Inventors: 이대성
Original assignee: 이대성
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-20

Abstract

본 발명은 그동안 재활용이 거의 어렵다고 여겨지던 폐 가교 폴리에틸렌을 기계적으로 재분쇄 및 가열 용융교반토록 하여 가교상태를 절단하고, 이를 재활용할 수 있도록 하는 방법 및 장치에 관한 것으로
폐 가교 폴리에틸렌(이물질을 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교 폴리에틸렌)을 용융실런더 호퍼로 투입하여 340℃-360℃로 가열 용융시키면서 가교상태를 절단시키는 과정에서 발생하는 가스는 집진기를 가동시켜 가스배출구로 배출하는 용융과정과 상기 용융과정을 거친 용융물을 냉각실린더로 투입하여 100℃-120℃로 냉각시켜 배출된는 냉각용융과정을 포함하여 구성되는 폐 가교 폴리에틸렌을 탈 가교화함으로써 사출이나 압출성형에 재활용이 가능토록 하는 장치이다.

Description

폐 가교 폴리에틸렌 재활용하기 위한 방법 및 장치{The method and device to recycleused polyethylene of the crosslinker}

본 발명은 폐 가교 폴리에틸렌(이물질 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교 폴리에틸렌)을 기계적으로 재분쇄 및 가열 용융교반토록 하여 가교상태를 끊어주도록 하고, 그 상태에서 일정한 점도를 갖도록 기계적으로 연화냉가고가정과 냉각용융과정이 이루어짐으로서, 다른 제품으로서의 압출성형에 재활용이 가능토록 하는 장치에 관한 것이다.

최근 저탄소 녹색성장의 시대에서 자원순환형 사회를 구현하기 위해 폐플라스틱 특히대부분 소각 매립 폐기시키는 폐 가교 폴리에틸렌 재활용을 위한 개발이 주요한 문제로 되어 있다.

폐 가교 폴리에틸렌은 가교 망상구조로 인해 열을 가해도 잘 용융되지 않아 재 성형이 거의 불가능하며 따라서 폐 가교 폴리에틸렌은 아직까지도 적절한 처리방법이나 재활용방법이 제대로 개발되어 있지 않아 단순 파쇄, 폐기, 소각, 매립될 뿐 효율적인 재활용이 이루어지지 않고 있는 것이 지금의 실정이다.

한국, 일본, 중국 그 외에도 공개특허 공보에서 보다시피 폐 가교 폴리에틸렌 탈 가교화 시키는 방법과 장치가 개시되어 일부 시도되어 있으나 장기간의 높은 고온이 필요한 용융실린더의 온도 340℃-360℃를 가스 또는 전기히터에만 존함으로서 경제적인 측면에서 상용화함에 걸림돌이 되고 있다.

또 한 폐 가교 폴리에틸렌을 호퍼에 투입하여 분쇄 용융하여 가교된 상태를 절단하고, 그 상태에서 냉각시켜 압출 성형하여 펠릿형상으로 가공하고는 있으나 이러한 장치의 문제는 가교상태를 끊어주기 위한 필요한 적정온도 360℃을 가스 또는 전기히터에만 의존함으로서, 일정한 적정온도를 유지되지 못할 경우, 가교상태를 끊어주지 못한다는 것과 반면 높은 온도로 가열될 경우, 물성이 탄화되어 물처럼 흐름으로 점성이 저하되어 가공이 불가능하다는 것이다.

따라서 이러한 점성이 불이치한 성형제품은 또 별도의 장치나 별도의 가공방법이 요구되어 재활용을 위한 추가적인 가공에 따른 비용증가로 현실적으로 재활용이 불가능하다는 것이다.

따라서 본 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위한 것으로 스크류를 순차적으로 구획하여, 폐 가교 폴리에틸렌(이물질을 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교폴리에틸렌)을 기계적으로 분쇄, 가열, 용융교반 그리고 온도유지와 연화냉각구간을 구획하여 가교고리를 끊어지도록 함으로써 재생은 물론 일반 폴리에틸렌 수지로 전화시켜 재활용할 수 있도록 하는데 있다.

이을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은 상기한 장치(용융실린더)를 이용하여 폐 가교 폴리에틸렌(이물질 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교폴리에틸렌)을 호퍼(1001)로 투입하여 제1차 재분쇄이송구간(10)과 제2차 재분쇄가열(340℃-360℃)구간(20) 그리고 제3차로 형성된 용융교반구간(30)에서는 가교상태를 절단하고, 제4차로 연화냉각토록 하는 구간(40)을 특징으로 하는 재생방법이다.

본 발명은 대부분 파쇄, 소각, 매립되는 폐 가교 폴리에틸렌을 효과적으로 재활용 할수 있는 경제적인 방법을 개발하고자 노력한 결과, 폐 가교 폴리에틸렌을 기계적으로 분쇄, 가열, 용융교반, 연화냉각토록 하여 가교된 상태를 끊어지도록 하고, 그 상태에서 바로 냉각용융토록 함으로서, 점도를 향상시켜 저온에서도 재성형이 가능한 폴리에틸렌 수지로 재생시키는 장치를 개발하였다.

또한 가교상태를 끊어주게 되는 것이고, 재분쇄 용융교반과정에서 발생되는 온도 99%를 활용토록 하는 용융실린더(스크류)을 개발함으로써 비용이 저렴한 친환경적이고, 경제적인 효과도 갖도록 한 것이다.

결론: 본 발명은 그동안 오직 외부의 온도(가스 또는 전기히터)에만 의존해 탈가교화시키는 비겨제적인 용융시스템에서 벗어나, 폐 가교 폴리에틸렌 재분쇄 및 가열 용융교반과정에서 발생하는 온도 99%를 활용, 고온 340℃-360℃으로 전환, 탈 가교화함으로써 저온에서도 재성형이 가능한 재생 폴리에틸렌으로 생산이 가능하도록 하는 탈가교화하는 용융실린더(스크류)를 개발, 상용화하는데 완성했다.

도(1)은 본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌의 재생장치(용융실린더, 냉각실린더)를 나타내는 단면도이다.
도(2)은 본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌의 재생장치(스크류)를 나타내는 단면도이다.
도(3)은 본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌 재생과정에서 재분쇄, 탈가교, 용융교반, 연화냉각시켜 배출된 재생폴리에틸렌 와이어를 나타내는 사진이다.
도(4)은 본 발명의 실시예에 따라 생산된 재생폴리에틸렌 와이어를 절단한 칩을 나타내는 사진이다.

이하 본 발명의 실시예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

대표도은 본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌의 재생장치를 나타내는 단면도로서 용융실린더(100) 집진기(200) 냉각실린더(300)가 순차적으로 연결 설치되어 구성된다.

도(1)은 (상)본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌의 재생장치(용융실린더)를 나타내는 단면도로서 투입구(1001)와 스크류(1002) 온도감지히터(1003)과 가스배출구(1004) 그리고 연화냉각부분과 배출구(1005)거 순차적으로 연결토록 한 것이고

도(1)은 (하)본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌의 재생장치(냉각실린더)를 나타내는 단면도로서 투입구(1006)와 스크류(1007) 냉각탱크(1008)과 배출구(1009)가 순차적으로 구비토록 한 것이다.

도(2)은 본 발명에 따른 폐 가교 폴리에틸렌의 재생장치(스크류)를 나타내는 단면도로서 분쇄이송구간(10)과 분쇄가열구간(20) 그리고 용융교반구간(30)과 연화냉각구간(40) 순차적으로 연결되고, 실린더 외부에는 온도감지히터와 냉각탱크가 설치 구비토록 한 것이다.

상기에서 용융실린더(100) 내부에 재분쇄 가열되는 스크류(1002)가 설치되고 호퍼(1001)와 배출구(1005) 및 가스배출구(1004)가 상부에 설치되어 있고, 상기한 가스배출구(1004)에는 집진기가 설치되어 호퍼(1001)로 투입된 폐 가교 폴리에틸렌(이물질 제거하고 일정한 크기로 분쇄한 가교 폴리에틸렌)이 재분쇄 및 가열 용융교반 되어 배출구(003)으로 배출되고, 용융교반과정에서 발생되는 가스는 집진기(002)애 의하여 가스배출구(1004)로 배출된다.

이때 상기 용융실린더(100)은 탈가교에 필요한 적정온도 340℃-360℃을 분쇄 용융교반과정에서 발생되는 온도를 고온으로 얻을 수 있는 특징과 가교상태를 절단하고 용융교반과정에서 발생하는 가스는 가스배출구(1004)로 최종 배출하는 것으로

상기에서 폐 가교 폴리에틸렌을 가교상태를 절단하고, 재활용이 가능한 폴리에틸렌으로 성형되도록 하기 위해서는 용융실린더 온도를 최고 360℃로 유지해야하는 특징을 가지고 있다.

본 발명의 특징은 스크류의 재분쇄가열과정에서 온도 340℃-360℃ 자동으로 가열되면서 용융교반이 이루어짐으로서, 폐 가교 폴리에틸렌의 가교고리를 기계적으로 끊어지도록 하는 것이 특징이다.

상기와 같이 용융교반되어 배출된 재생 폴리에틸렌은 냉각실린더(300) 동일한 냉각조건으로 100℃-120℃로 냉각되면서 저온도에서도 재성형이 가능한 점도를 갖춘 완벽한 재생 폴리에틸렌 와이어를 배출하게 된다. 도면(3)

배출된 와이어는 냉각 및 절단과정을 걸쳐 재생이 가능한 폴리에틸렌으로 재활용할 수 있도록 도면(4)에 나타난 칩 형태로 형성되어 최종 가공 배출된다. 도면(4)

한편 상기 가스배출구(1004) 과도를 통해서 배출된 가스는 집진기 탱크(200)로 연결되어 집진기에서는 냉각수 분사 순환장치에 의하여 가스가 액화되어 냉각수 탱크에 포집된다.

상기와 같은 장치를 이용한 폐 가교 폴리에틸렌 재생 방법은 우선 이물질 제거한 후 일정한 크기로 분쇄하여 사용한다.

그리고 냉각실린더(300)는 투입구(1006)와 배출구(1009)가 형성되고, 내부에 스크류(1007)가 설치되어 투입구(1006)로 투입되는 용융물을 배출구(1009)로 100℃-120℃로 냉가고디어 와이어 상태로 배출한다.

상기에서 냉각 실린더(300) 외주에는 별도의 냉각수 탱크(1008)가 설치되어 냉각실린더(300)을 일정한 온도로 유지하도록 냉각수를 순환 흘려주어 냉기를 공급함으로써 원하는 온도 110℃를 얻을 수 이다.

(도1면)
용융실린더 부호의 설명
1001: 투입구
1002: 스크류
1003: 온도감지히터
1004: 가스배출구
1005: 배출구
냉각실린더 부호의 설명
1006: 투입구
1007: 스크류
1008: 냉각탱크
1009: 배출구
(도2면)
호퍼(1001)로 투입한 폐 가교 폴리에틸렌(이물질을 제거하고 일정한 크기로 분쇄된가교 폴리에틸렌)을 제1차 분쇄이송구간(10)과 제2차 분쇄가열구간(20)에서 온도 340℃-360℃로 가열시키고, 제3차 용융교반구간(30)에서 가교상태를 절단하고, 제4차 연회냉각구간(40)에서 가스를 배출시키고, 점도를 향상시키는 특징으로 하는 재생방법 및 장치이다.
스크류 부호의 설명
10: 1단계 분쇄이송구간
20: 2단계 분쇄이송구간
30: 3단계 분쇄이송구간
40: 4단계 분쇄이송구간

Claims

장치 용융실린더(100) 내부에 재분쇄 및 가열 용융교반토록 하는 스크류(1002)가 설치되고, 투입구(1001)와 배출구(1005) 그리고 가스배출구(1004)가 형성되어, 호퍼(1001)에 투입된 폐 가교 폴리에틸렌(이물질을 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교 폴리에틸렌)을 기계적으로 재분쇄 및 가열 용유토록 한다.
제 1항에 있어서, 스크류(1002)의 구획된 구간은 가교상태를 절단하고, 재활용을 위하여 호퍼(1001)에 투입된 폐 가교 폴리에틸렌(이물질 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교 폴리에틸렌)을 전방으로 이송하기 위한 분쇄이송구간(101)과 분쇄가열구간(20)이 형성되어 있다.
제 2항에 있어서, 분쇄된 것을 요융이 더 용이토록하기 위한 용유교반구간(30)과 동시에 가교고리를 끊어지도록 하는 온도 (340℃-360℃)유지구간까지를 분쇄가열용융교반구간으로 구획한다.
제 3항에 있어서, 분쇄가열용융교반과정에서 발생하는 가스는 스크류의 피치간격이 넓은 밴트구간에서 집진기(200)를 가동시켜 가스배출구(1004)로 가스를 배기토록 하는것
제 4항에 있어서, 가스가 배기된 상태의 용융물이 냉각토록 하는 연화냉각구간(40)으로, 상기의 분쇄, 가열, 교반, 냉각, 용융구간(10,20,30,40) 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제 1항에 있어서, 호퍼(1001)에 투입되는 폐 가교 폴리에틸렌(이물질 제거하고 일정한 크기로 분쇄된 가교 폴리에틸렌) 투입구 측에서는 온도 200℃-270℃ (분쇄용융과정)이루어지다가, 후단부터 (가교절단과정)가스를 배출토록 하는 배출구간
(1004)까지는 340℃-360℃로 온도를 가열 유지하면서 용융교반토록 하는 것
제 6항에 있어서, 용융교반과정을 거친 용융물을 가스가 배기된 상태에서 냉각실런더(300)로 투입되어, 100℃-120℃로 냉각시켜 와이어로 배출되는 과정을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐 가교 폴리에틸렌의 재생방법