KR20230100053A - 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법 - Google Patents

용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용매와 폐플라스틱을 공급받아 수용하는 본체; 상기 본체 내에 위치되고, 회전하여 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 교반기 및 상기 본체 내에 위치되고, 상기 폐플라스틱이 상기 용매에 용해된 용액 내에 포함된 이물질을 제거하는 이물질 제거기를 포함하는 용해 반응기에 관한 것이다.

Description

용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법{DISSOLUTION REACTOR, DISPOSAL SYSTEM FOR WASTE PLASTIC INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR DISSOLUTION REACTION}
본 발명은 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 폐플라스틱에 포함된 이물질을 제거하는 여과기에 걸리는 부하를 감소시키는 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법에 관한 것이다.
염화비닐 중합체(PVC)는 각종 물품들을 제조하는데 폭넓게 사용된다. 예를 들어 이들은 복토(covering soils)용, 차량(트럭) 덮개용, 작업이 수행되고 있는 빌딩을 가리는 용도, 엔터테인먼트나 전시회를 위한 세트 설치용, 또는 광고 목적용으로 의도되는 강화섬유로 일반적으로 강화된 시트를 제조하는데 사용된다. 이들 시트는 일반적으로 큰 표면적을 가지고 있다. 게다가, 많은 분야에서, 가장 특히는 현재 상당히 성장되고 있는 분야들인 광고 분야 또는 엔터테인먼트나 전시회를 위한 세트가 이용되는 분야에서는, 시트의 수명은 통상 몇 주 또는 몇 달로 짧다. 이러한 이유들 때문에, 많은 양의 이러한 시트들이 매년 폐기되고 있다. 그러므로 이들을 재생시키는 방법은 주된 생태학적 및 경제적 문제점을 구성한다.
1종 이상의 연질 또는 경질의 고분자(바람직하게는 PVC)에 기초한 다른 물품들, 예를 들어 차량, 파이프 및 호스의 컨베이어 벨트, 코팅 패브릭 및 다른 내부 설비용 부재, 창문틀 또는 고분자-절연 전기 케이블에 대해서 같은 상황이 적용된다.
종래 PVC 플라스틱을 재활용하는 공정은 플라스틱을 분쇄, 용해, 침전 및 건조의 단계를 거쳐 불순물을 제거하였다.
플라스틱 분홰 후 용해하는 단계에서 폐플라스틱에 포함된 이물질이 교반기에 엉켜 교반기에 과부하가 걸릴 수 있고, 이로 인해 교반기가 오작동하거나 작동되지 않을 수 있다.
그리고, 종래 PVC 플라스틱을 재활용하는 공정은 용해 단계 후 폐플라스틱에 포함된 이물질을 제거하기 위해 폐플라스틱이 용해된 용액을 여과하는데, 이때, 이물질로 인해 여과기의 필터가 막히는 문제가 발생하였다.
한국공개특허 제10-2011-0021781호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용해 반응기에서 이물질을 제거하여 여과기에 걸리는 부하를 감소시키는 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는 용매와 폐플라스틱을 공급받아 수용하는 본체; 상기 본체 내에 위치되고, 회전하여 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 교반기 및 상기 본체 내에 위치되고, 상기 폐플라스틱이 상기 용매에 용해된 용액 내에 포함된 이물질을 제거하는 이물질 제거기를 포함하는 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거기는 복수개가 포함되는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거기는 상기 교반기를 기준으로 상기 교반기의 양 측에 대칭적으로 구비되는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거기는 본체부 및 상기 본체부 외면에 돌출되어 상기 이물질을 제거하는 하나 이상의 돌기부를 포함하는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 돌기부는 복수개 포함되고, 상기 본체부의 축 방향과 수평한 단면을 기준으로 상기 본체부 외면에 대칭 또는 비대칭되게 구비되는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 복수개의 상기 돌기부는 이격되어 위치되는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 돌기부는 원추 형상 또는 각추 형상으로 구비되는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 교반기 및 상기 이물질 제거기 중 어느 하나 이상에 동력을 제공하는 모터를 더 포함하고,
상기 이물질 제거기는 회전하며 상기 용액에 포함된 이물질을 제거하는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거기는 상기 교반기와 회전 방향이 반대인 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거기는 상기 교반기의 회전 속도와 상이한 속도로 회전되는 것인 용해 반응기를 제공한다.
본 발명의 다른 실시상태는 상기 용해 반응기 및 상기 용해 반응기를 제어하는 제어부를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시상태는 용해 반응기에 용매 및 폐플라스틱을 공급하고, 교반기를 회전시켜 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 단계 및 상기 용매에 용해되지 않는 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 폐플라스틱 용해 방법을 제공한다.
본 발명의 실시상태들에 따른 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법에 따르면, 용해 반응기에서 이물질을 제거하여 여과기에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 폐수 처리 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 용해 반응기를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 돌기부의 측면 및 상면을 나타낸 도면이다.
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 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 용해 반응기(10)를 도시한 개략도이다.
폐플라스틱 처리시스템(도시되지 않음)은 용해 반응기(10) 및 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
용해 반응기(10)는 용매에 폐플라스틱을 용해하는 것으로, 용매와 폐플라스틱을 혼합하여 용매에 폐플라스틱이 용해된 용해물을 제조할 수 있다. 용해물은 폐플라스틱에 포함된 가소제, 염화비닐 중합체(PVC), 첨가제 등이 용매에 용해된 용액을 의미할 수 있다.
용해 반응기(10)는 본체(11), 교반기(12) 및 이물질 제거기(13)를 포함할 수 있다.
본체(11)는 용매와 폐플라스틱을 공급받아 저장하는 것이다.
그리고, 교반기(12)는 본체(11) 내에 포함되는 것으로, 회전에 의해 용매와 폐플라스틱을 혼합하여 폐플라스틱을 용매에 용해시킬 수 있다. 교반기(12)는 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, 교반기(12)는 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 본체(11)의 중심축과 수평되게 구비된 회전축(도시되지 않음)이 위치되고, 회전축 단부에서 본체(11) 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.
이물질 제거기(13)는 본체(11) 내에 위치되고, 폐플라스틱이 용매에 용해된 용액 내에 포함된 이물질을 제거할 수 있다. 이물질은 폐플라스틱에 포함된 것으로, 예를 들어, 전선, 섬유 및 PET 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이물질 제거기(13)는 본체(11) 내에 복수개가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 두 개가 한 쌍으로 복수개의 쌍이 구비될 수 있다.
이물질 제거기(13)가 복수개의 쌍으로 포함될 경우, 한 쌍의 이물질 제거기(13)는 교반기(12)의 양 측에 대칭적으로 구비될 수 있다. 상세하게는, 이물질 제거기(13)는 교반기(12)와 본체(11) 내면 사이에 위치될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 용해 반응기(10)에 한 쌍의 이물질 제거기(13)가 포함될 경우, 두 개의 이물질 제거기(13)의 중심축을 연결했을 때 각도가 100도 내지 180도인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 용해 반응기(10)에 두 쌍의 이물질 제거기(13)가 포함될 경우, 두 개의 이물질 제거기(13)의 중심축을 연결했을 때 각도가 90도 내지 180도인 것이 바람직하다.
이물질 제거기(13)는 본체부(13a) 및 돌기부(13b)를 포함할 수 있다. 본체부(13a)는 단면이 원형 또는 다각형 형태인 기둥 구조로 구비될 수 있다.
그리고, 돌기부(13b)는 본체부(13a) 외면에 본체부(13a)의 중심과 반대 방향으로 돌출되어 구비될 수 있다. 돌기부(13b)는 본체부(13a) 외면에 하나 이상 구비될 수 있다.
돌기부(13b)는 본체부(13a)의 축 방향과 수평한 본체부(13a)의 단면을 기준으로 본체부(13a) 외면에 대칭되게 위치될 수 있다. 또는, 돌기부(13b)는 본체부(13a)의 축 방향과 수평한 본체부(13a)의 단면을 기준으로 본체부(13a) 외면에 비대칭되게 위치될 수 있다.
돌기부(13b)가 복수개 구비될 경우, 복수개의 돌기부(13b)는 본체부(13a)의 축 방향으로 일정거리 이격되어 위치될 수 있다.
돌기부(13b)는 회전하는 용액 내 이물질을 제거하기 위해 일 단부가 모가 진 송곳 구조로 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 돌기부(13b)의 측면 및 상면을 나타낸 도면이다. 돌기부(13b)는 원추 형상 또는 각추 형상으로 구비될 수 있고, 돌기부(13b)는 대칭 구조의 원추 또는 각추 형태로 구비되거나, 비대칭 구조의 원추 또는 각추 형태로 구비될 수 있다. 이때, 대칭 구조는 돌기부(13b)의 꼭지점이 원추 또는 각추 형태의 중심점에 위치된 것을 의미할 수 있고, 비대칭 구조는 돌기부(13b)의 꼭지점이 원추 또는 각추 형태의 중심점이 아닌 위치에 위치된 것을 의미할 수 있다.
이물질 제거기(13)는 용액의 유체 흐름에 의해 회전될 수 있다.
또는, 본 발명에 따른 용해 반응기(10)는 이물질 제거기(13)에 동력을 제공하여 이물질 제거기(13)를 회전시키는 모터(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 용해 반응기(10)에 하나의 모터가 포함될 경우, 모터는 교반기(12) 및 이물질 제거기(13) 모두에 동력을 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 용해 반응기(10)에 두 개 이상의 모터가 포함될 경우, 복수개의 모터는 각각 교반기(12)와 이물질 제거기(13)에 따로 동력을 제공할 수 있다.
그리고, 이물질 제거기(13)는 교반기(12)와 반대 방향으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 교반기(12)가 좌측에서 우측 방향으로 회전하면, 이물질 제거기(13)는 우측에서 좌측으로 회전할 수 있다.
또는, 이물질 제거기(13)는 교반기(12)의 회전 속도보다 더 느린 속도로 회전되거나, 더 빠른 속도로 회전될 수 있다.
교반기(12)와 이물질 제거기(13)가 회전 방향 또는 회전 속도가 상이함으로써, 이물질 제거기(13)의 돌기부(13b)와 용액 내 이물질의 마찰력이 증가하여 용액 내 포함된 이물질의 제거율이 증가될 수 있다.
제어부는 용해 반응기(10)를 제어하는 것으로, 교반기(12) 또는 이물질 제거기(13)의 회전 속도, 용해 반응기(10) 본체(11)에 공급되는 용매 및 폐플라스틱의 양 등을 조절할 수 있다.
교반기(12) 또는 이물질 제거기(13)의 회전 속도, 용해 반응기(10) 본체(11)에 공급되는 용매 및 폐플라스틱의 양은 용매에 폐플라스틱이 용해된 용액의 용해도에 따라 조절될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폐플라스틱 처리시스템은 측정부(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.
측정부는 용해 반응기(10)에 저장된 용매에 폐플라스틱이 용해된 용액의 용해도를 측정하는 것으로, 용액이 불포화 용액. 포화 용액 및 과포화 용액인지 측정할 수 있다. 측정부는 용액에 용해도를 측정할 수 있다면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 다른 실시상태에 따른 폐플라스틱 처리시스템은 여과기(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 여과기는 용해 반응기(10)에서 1차로 이물질이 제거된 용매에 잔류하는 이물질을 2차로 이물질을 제거하는 것이다.
여과기는 용액을 저장하는 몸통과 용액이 공급되고 배출되는 방향의 수직 방향으로 구비된 필터를 포함할 수 있다. 이때, 필터는 용액에 포함된 이물질 보다 지름이 작은 복수개의 관통구가 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 폐플라스틱 용해 방법은 용해 반응기에 용매 및 폐플라스틱을 공급하고, 교반기를 회전시켜 용매에 폐플라스틱을 용해시키는 단계(S10) 및 용매에 용해되지 않는 이물질을 제거하는 단계(S20)을 포함한다.
용매에 폐플라스틱을 용해시키는 단계(S10)는 교반기의 회전 운동에 의해 용매에 유체 흐름이 발생하게 되고, 따라서, 용매와 폐플라스틱의 접촉율이 높아지게 된다.
이물질을 제거하는 단계(S20)는 용매에 폐플라스틱을 용해시키는 단계(S10)에서 발생된 유체 흐름에 의해 용매, 용매에 폐플라스틱이 용해된 용해물 및 용매에 용해되지 못한 이물질이 용해 반응기 내에서 한 방향으로 회전하게 되고, 이때, 고체인 이물질은 이물질 제거기의 돌기부의 첨단에 걸려 제거될 수 있다.
폐플라스틱 용해 방법의 설명은 용해 반응기 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.
10: 용해 반응기
11: 본체
12: 교반기
13: 이물질 제거기
13a: 본체부
13b: 돌기부

Claims (12)

  1. 용매와 폐플라스틱을 공급받아 수용하는 본체;
    상기 본체 내에 위치되고, 회전하여 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 교반기 및
    상기 본체 내에 위치되고, 상기 폐플라스틱이 상기 용매에 용해된 용액 내에 포함된 이물질을 제거하는 이물질 제거기
    를 포함하는 용해 반응기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 이물질 제거기는 복수개가 포함되는 것인 용해 반응기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 이물질 제거기는 상기 교반기를 기준으로 상기 교반기의 양 측에 대칭적으로 구비되는 것인 용해 반응기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 이물질 제거기는 본체부 및 상기 본체부 외면에 돌출되어 상기 이물질을 제거하는 하나 이상의 돌기부를 포함하는 것인 용해 반응기.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 돌기부는 복수개 포함되고, 상기 본체부의 축 방향과 수평한 단면을 기준으로 상기 본체부 외면에 대칭 또는 비대칭되게 구비되는 것인 용해 반응기.
  6. 청구항 5에 있어서, 복수개의 상기 돌기부는 이격되어 위치되는 것인 용해 반응기.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 돌기부는 원추 형상 또는 각추 형상으로 구비되는 것인 용해 반응기.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 교반기 및 상기 이물질 제거기 중 어느 하나 이상에 동력을 제공하는 모터를 더 포함하고,
    상기 이물질 제거기는 회전하며 상기 용액에 포함된 이물질을 제거하는 것인 용해 반응기.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 이물질 제거기는 상기 교반기와 회전 방향이 반대인 것인 용해 반응기.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 이물질 제거기는 상기 교반기의 회전 속도와 상이한 속도로 회전되는 것인 용해 반응기.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 용해 반응기 및
    상기 용해 반응기를 제어하는 제어부
    를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템.
  12. 용해 반응기에 용매 및 폐플라스틱을 공급하고, 교반기를 회전시켜 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 단계 및
    상기 용매에 용해되지 않는 이물질을 제거하는 단계
    를 포함하는 폐플라스틱 용해 방법.
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KR1020210189605A KR20230100053A (ko) 2021-12-28 2021-12-28 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110021781A (ko) 2008-05-09 2011-03-04 솔베이(소시에떼아노님) 섬유강화 고분자에 기초한 물품을 재생하는 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110021781A (ko) 2008-05-09 2011-03-04 솔베이(소시에떼아노님) 섬유강화 고분자에 기초한 물품을 재생하는 방법

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