KR20240000798A

KR20240000798A - 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법

Info

Publication number: KR20240000798A
Application number: KR1020220077451A
Authority: KR
Inventors: 김형섭; 김정규; 이가현; 이승용; 장윤선
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2024-01-03

Abstract

본 명세서는 용매를 수용하는 본체; 및 상기 본체 내 위치되고, 폐플라스틱을 수용하는 수용구, 및 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 수용부를 포함하는 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법에 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 명세서는 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법에 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 고분자를 수득하는 공정을 적용하였다. 그러나, 용매 추출법은 고온 및 고압의 조건에서 장시간 동안 반응이 이루어져야 하기 때문에 에너지 효율성이 매우 낮다. 또한, 용매 추출법으로 재생 플라스틱 내에 안정제, 슬립제, 난연제, 윤활제 등의 첨가물을 환경 기준치 이하로 잔류하도록 제거하는 것도 쉽지 않았다.

또한, 추출대상 플라스틱을 용해시키는 용매로 용해시키고, 용해도가 낮은 비용매로 석출시키는 방법도 사용된다. 이때, 폐플라스틱을 녹이는 용해 공정에는 일반적인 반응기를 써서 용해를 해왔다. 대부분 폐플라스틱에는 전선이나, 섬유등 많은 불순물들이 존재한다. 이러한 분술물들이 많으면 여과 공정 시 필터를 막히게 하는 원인이 된다. 기존의 반응기 디자인들은 용매에 녹지 않는 불순물을 인력을 투입해서 제거해야 한다.

따라서, 용매에 녹지 않는 불순물을 인력이 아닌 기계에 의해 효율적으로 제거할 수 있는 연구가 지속적으로 필요한 실정이다.

한국공개특허 제10-2011-0021781호

본 명세서는 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법을 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태는 용매를 수용하는 본체; 및

상기 본체 내 위치되고, 폐플라스틱을 수용하는 수용구, 및 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 수용부를 포함하는 용해 반응기를 제공한다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 수용부는 망사형태일 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 관통홀의 크기는 100㎛ 이상 1mm 이하일 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 관통홀은 상기 수용부 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분이 상기 수용부를 벗어나지 못하도록 구비될 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 본체 내에 위치되고, 회전하여 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 교반기를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 수용부는, 상기 수용부 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 배출하는 배출구를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 수용부는 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 측면을 포함하고, 상기 배출구는 상기 수용구와 대면하여 구비될 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 본체는 상기 배출구를 개폐하는 하부 마개 및 상기 수용구를 개폐하는 상부 마개를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 고형분을 제거하는 제거부를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 제거부는 지지부 및 상기 지지부의 단부에 상기 수용부의 길이방향의 수직단면의 형태와 대응하는 형태의 판형 스크랩퍼를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 수용부는 상기 본체의 둘레를 따라 이격된 복수개를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 수용부는 상기 본체의 둘레를 따라 이격된 4개의 수용부로 구비될 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 4개의 수용부는 각각 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 측면, 상기 폐플라스틱을 수용하는 수용구; 및 상기 수용구와 대면하여 구비된 배출구를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 본체는 상기 4개의 배출구를 각각 개폐하는 하부 마개 및 상기 4개의 수용구를 각각 개폐하는 상부 마개를 포함할 수 있다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는 상술한 용해 반응기 및 상기 용해 반응기를 제어하는 제어부를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템을 제공한다.

본 명세서의 다른 실시상태는 용해 반응기의 본체 내 관통홀이 구비된 수용부에 폐플라스틱을 공급하는 단계; 및 상기 용해 반응기에 용매를 공급하여 상기 폐플라스틱을 용해시키는 용해단계를 포함하는 폐플라스틱 용해 방법을 제공한다.

본 명세서의 다른 실시상태에서, 상기 용해단계에서 용해된 용해물을 배출하는 단계; 및 상기 수용부 내 상기 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

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.

본 발명의 실시상태들에 따른 용해 반응기, 이를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템 및 폐플라스틱 용해 방법에 따르면, 용해 반응기에서 이물질을 기계에 의해 효율적으로 제거할 수 있다.

도 1은 일 실시상태에 따른 용해 반응기의 사시도이다.
도 2는 또 다른 실시상태에 따른 용해 반응기의 사시도이다.
도 3(a)는 다른 실시상태에 따라 4개의 상부 마개가 모두 열리고 4개의 하부 마개는 모두 닫힌 상태의 용해 반응기를 나타낸 평면도이고, 도 3(b)는 또 다른 실시상태에 따라 4개의 상부 마개 중 하나의 상부 마개가 열리고 4개의 하부 마개 중 하나의 하부 마개가 열린 상태의 용해 반응기를 나타낸 평면도이다.
도 4는 일 실시상태에 따른 용해 반응기의 일부를 발췌하여 도시한 사시도를 통해 각 공정에서 용해 반응기의 상태를 도시했다.

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 일 실시상태에 따른 용해 반응기의 사시도이고, 도 2는 또 다른 실시상태에 따른 용해 반응기의 사시도이다. 구체적으로, 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 용해 반응기(100) 및 수용부(20)를 확대하여 도시한 도면이다.

폐플라스틱 처리시스템(도시되지 않음)은 용해 반응기(100) 및 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

용해 반응기(100)는 용매에 폐플라스틱을 용해하는 것으로, 용매와 폐플라스틱을 혼합하여 용매에 폐플라스틱이 용해된 용액(또는, 용해물)을 제조할 수 있다. 용해물은 폐플라스틱에 포함된 고분자, 가소제 등 첨가제 등이 용매에 용해된 용액을 의미할 수 있다. 이때, 폐플라스틱은 용해석출공정을 통해 재활용이 가능하다면, 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 폴리염화비닐(PVC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등일 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 일차적으로 빠져나오며, (양)용매에 용해되지 않는 고형분과 분리된다.

용해 반응기(100)는 본체(10) 및 수용부(20)를 포함할 수 있다.

본체(10)는 용매와 폐플라스틱을 공급받아 수용하는 것으로, 용매, 폐플라스틱 및 폐플라스틱이 용해된 용해물 중 어느 하나 이상을 저장할 수 있다.

본체(10)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.

용해 반응기(100)는 교반기(40)를 더 포함할 수 있다. 교반기(40)는 본체(10) 내에 포함되는 것으로, 회전에 의해 용매와 폐플라스틱을 혼합하여 폐플라스틱을 용매에 용해시킬 수 있다. 교반기(40)는 본체(10)의 중심축을 축으로 회전하며 용매에 유체 흐름을 발생시켜 용매와 폐플라스틱의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 교반기(40)는 길이가 긴 막대에 적어도 하나 이상의 프로펠러가 구비되는 것으로, 프로펠러는 막대의 길이 방향을 따라 위치될 수 있다. 그리고, 교반기(40)는 프로펠러를 회전시키기 위해 막대에 동력을 제공할 수 있는 모터를 포함할 수 있다. 따라서, 교반기(40)는 모터와 막대가 연결되어 구비될 수 있다.

교반기(40)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(40)는 모터 일면에 본체(10)의 중심축과 수평되게 구비된 회전축(도시되지 않음)이 위치되고, 회전축 단부에서 본체(10) 내면 방향으로 연장된 복수개의 결합부(도시되지 않음)가 구비되며, 결합부 각각에 회전날개(도시되지 않음)가 결합되는 형태로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 교반기(40)는 용매에 폐플라스틱이 용해된 용액을 한 방향으로 회전시킬 수 있다면 그 형태를 특별히 한정하지 않는다.

수용부(20)는 본체(10) 내에 복수개가 포함될 수 있다. 용해 반응기(100) 내 교반기(40)가 구비된 경우, 수용부(20)는 본체(10) 내벽과 교반기(40) 사이에 위치될 수 있다. 수용부(20)는 상기 본체(10)의 둘레를 따라 이격된 복수개를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 수용부(20)가 짝수개가 포함될 수 있고, 두 개가 한 쌍으로 복수개의 쌍이 구비될 수 있다. 짝수개의 수용부(20)는 교반기(40)의 회전 방향인 제1 방향과 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 이격되어 위치될 수 있다. 수용부(20)는 제1 방향과 제2 방향으로 이격된 거리가 동일하거나 상이할 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 용해 반응기(100)에 한 쌍의 수용부(20)가 포함되는 경우, 두 개의 수용부(20)의 무게중심과 교반기(40)의 중심축을 연결했을 때 각도가 30도 내지 330도일 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 용해 반응기(100)에 두 쌍의 수용부(20)가 포함될 경우, 한 쌍의 수용부(20)의 무게중심과 교반기(40)의 중심축을 연결한 각도가 30도 내지 330도이고, 두 쌍의 수용부(20)의 무게중심을 연결한 선의 교차 각도는 1도 내지 90도, 10도 내지 90도, 20도 내지 90도 또는 30도 내지 90도인 것이 바람직하다.

다른 실시예에 있어서, 수용부(20)가 홀수개가 포함될 수 있다. 홀수개의 수용부(20)는 각각의 제1 방향으로의 이격거리가 동일하거나 상이할 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 용해 반응기(100)에 3 개의 수용부(20)가 포함되는 경우, 제1 수용부(20)의 무게중심, 제2 수용부(20)의 무게중심, 제3 수용부(20)의 무게중심 각각과 교반기(40)의 중심축을 연결했을 때 각각의 각도가 30도 내지 300도일 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 수용부(20)는 본체(10)의 둘레를 따라 이격된 4개의 수용부(20)로 구비될 수 있다.

수용부(20)는 수용구(23), 및 관통홀(30)이 구비될 수 있다.

수용구(23)는 용해 반응기(100)에 공급되는 폐플라스틱을 공급받기 위한 구멍이다. 수용구(23)를 통해 공급된 폐플라스틱 중 (양)용매에 의해 용해가 가능한 물질은 상기 관통홀(30)을 통해 관통된 용매와 접촉하여 용해되고 용해된 용액(또는 용해물)은 상기 관통홀(30)을 통해 수용부(20)를 빠져나간다. 이와 같은 용매의 순환이 반복되면서, 상기 수용부(20) 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분은 수용부(20) 내 남게 된다. 이는 관통홀(30)이 상기 수용부(20) 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분은 상기 수용부(20)를 벗어나지 못하도록 구비되어 있기 때문이다. 상기 고형분은 폐플라스틱에 포함된 것으로, 예를 들어, 전선, 섬유 및 타겟 고분자가 아닌 중합체 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 수용구(23)의 크기는 용해 반응기(100)의 크기, 교반기(40)의 여부 및 수용부(20)의 개수에 따라 결정될 수 있으며, 특별히 한정하지 않는다. 상기 수용구(23)는 폐플라스틱을 최대한 수용할 수 있도록 용해 반응기 내 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 크기와 모양으로 구비될 수 있다.

교반기(40)를 구비하는 경우, 이를 방해하지 않으면서 수용부(20)가 구비되기 위해서는 본체(10) 내벽과 교반기(40)의 회전반경 사이의 공간 전체에 하나의 수용부(20)가 구비될 수 있다. 이와 같은 수용부(20)의 수용구(23)는 중앙의 교반기(40)의 회전반경을 제외한 도넛 모양일 수 있다. 이때, 도넛 모양의 내측 반경은 교반기(40)의 회전반경을 고려하여 교반기(40)의 회전반경 보다 크며, 도넛 모양의 외측 반경은 용해 반응기(100)의 내경을 고려하여 탈착이 가능하고 고정부에 고정될 수 있도록 용해 반응기(100)의 내경보다 작을 수 있다.

용해가 완료된 후, 수용부(20) 내 잔재하는 고형분의 제거가 용이하도록 상기 도넛 모양의 수용구(23)를 2개 이상으로 나누어 이격되도록 구비할 수 있다. 이때, 하나의 수용구(23)의 형태는 도넛 모양이 잘라진 모양으로 나누어진 개수에 따라 결정될 수 있으나, 기본적으로는 교반기(40)의 회전반경이 고려된 내측 원의 호와, 용해 반응기(100)의 내경이 고려된 외측 원의 호가 연결된 모양일 수 있다. 도넛 모양의 수용구(23)를 4개로 나누었다면, 도 3과 같이 수용구(23)가 형성될 수 있다.

용해가 완료된 후, 수용부(20) 내 잔재하는 고형분의 제거가 용이하도록 본체(10) 내벽과 교반기(40)의 회전반경 사이의 공간에 원형의 수용구(23)가 본체(10)의 둘레를 따라 서로 접하거나 이격하여 복수개로 구비될 수 있다. 이때, 수용구(23)의 지름은 본체(10) 내벽과 교반기(40)의 회전반경 사이의 길이이거나 약간 작게 설계되어 해당 공간을 최대한으로 사용할 수 있다.

수용부(20)는 배출구(25)를 더 포함할 수 있다.

배출구(25)는 상기 수용부 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 배출하는 구멍이다.

배출구(25)의 크기와 모양은 특별히 한정하지 않으나, 상기 수용구(23)의 형태와 동일할 수 있다. 나아가, 배출구(25)는 수용구(23)와 대면하여 구비될 수 있다. 배출구(25)와 수용구(23)가 대면하는 경우 관통홀(30)은 상기 수용부(20)의 측면에 구비될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 수용부(20)로 본체(10) 내 구비되는 경우, 상기 4개의 수용부(20)는 각각 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 측면, 상기 폐플라스틱을 수용하는 수용구(23); 및 상기 수용구와 대면하여 구비된 배출구(25)를 포함할 수 있다.

관통홀(30)은 상기 수용부(20) 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분이 상기 수용부(20)를 벗어나지 못하도록 구비될 수 있다면, 그 형태 및 크기는 특별히 한정하지 않는다.

관통홀(30)의 크기는 100㎛ 이상 1mm 이하일 수 있으나 상기 고형분의 크기에 따라 선택될 수 있다.

관통홀(30)의 형태는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형 또는 원형일 수 있다.

관통홀(30)은 복수개가 서로 이격되어 구비될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 사각형의 관통홀(30)이 촘촘히 이격되어 있어 어느 하나의 관통홀(30)과 이웃한 관통홀(30) 사이가 선을 이루면, 이와 같은 관통홀(30)이 구비된 수용부(20)는 망사형태일 수 있다. 망사형태의 수용부(20)를 선택하는 경우, 용매가 순환하기 수월하여 용해가 빠르게 진행될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 원형의 관통홀(30)이 복수개로 서로 이격되어 구비될 수 있다. 관통홀(30)의 전체 면적이 망사형태보다 적으며 수용부(20) 자체의 강도를 확보할 수 있다.

본체(10)는 하부 마개(11) 및 상부 마개(13)를 포함할 수 있다.

하부 마개(11)는 상기 배출구(25)를 개폐하며, 상부 마개(13)는 상기 수용구(23)를 개폐한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 수용부(20)로 본체(10) 내 구비되는 경우, 상기 본체(10)는 상기 4개의 배출구(25)를 각각 개폐하는 하부 마개(11) 및 상기 4개의 수용구(23)를 각각 개폐하는 상부 마개(13)를 포함할 수 있다.

용해 반응기(100)는 제거부(50)를 더 포함할 수 있다.

제거부(50)는 용해가 완료된 후 수용부(20) 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 제거하는 수단으로, 수용부(20) 내 잔재하는 고형분을 제거할 수 있다면 그 형태를 특별히 한정하지 않는다. 이때, 고형분의 제거를 인력이 아닌 기계에 의한 자동화가 가능하도록 설계하는 것이 바람직하다.

도 4(c)에 도시한 바와 같이, 제거부(50)는 지지부(51) 및 상기 지지부(51)의 단부에 상기 수용부(20)의 길이방향의 수직단면의 형태와 대응하는 형태의 판형 스크랩퍼(53)를 포함할 수 있다. 제거부(50)는 상하운동이 가능하며, 수용부(20)의 수용구(23)로 진입하여 수용부(20) 내 고형분을 하부로 밀어내면서 배출구(25)까지 진행하여 고형분을 제거할 수 있다.

도 3(a)는 다른 실시상태에 따라 4개의 상부 마개(13)가 모두 열리고 4개의 하부 마개(11)는 모두 닫힌 상태의 용해 반응기(100)를 나타낸 평면도이고, 도 3(b)는 또 다른 실시상태에 따라 4개의 상부 마개(13) 중 하나의 상부 마개(13)가 열리고 4개의 하부 마개(11) 중 열린 상부 마개(13)와 대면하는 하나의 하부 마개(11)가 열린 상태의 용해 반응기(100)를 나타낸 평면도이다. 도 4는 일 실시상태에 따른 용해 반응기(100)의 일부를 발췌하여 도시한 사시도를 통해 각 공정에서 용해 반응기(100)의 상태를 도시했다.

도 3 및 도 4의 도면을 참고하여, 일 실시상태에 따른 용해 반응기(100)의 작동 순서를 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3(a) 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상부 마개(13)가 모두 열리고 하부 마개(11)는 모두 닫힌 상태로 각각의 수용부(20)의 수용구(23)를 통해 폐플라스틱을 각각 공급하고, 본체(10) 내에 용매를 공급한다. 폐플라스틱과 용매의 공급 순서는 특별히 한정하지 않으며 필요에 따라 폐플라스틱을 수용부(20)에 넣고 용매를 공급할 수도 있고, 용매를 먼저 공급한 후 폐플라스틱을 수용부(20)에 넣을 수 있다. 본체(10)의 하부는 개폐가 가능한 하부 마개(11)가 구비되어 있으나 하부 마개(11)가 닫혀 있을 때는 수용된 용매가 새지 않도록 충분히 실링된 상태로 설계되는 것이 바람직하다.

도 3(a) 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상부 마개(13)가 모두 열리고 하부 마개(11)는 모두 닫힌 상태를 유지하거나, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 상부 마개(13)와 하부 마개(11) 모두 닫힌 상태로, 수용된 용매를 교반기(40)의 회전에 의해 교반한다. 이러한 교반으로 수용부(20)의 관통홀(30)로 계속적으로 새로운 용매가 유입되고 용해된 용해물이 배출되면서 용해가 진행된다.

용해 반응기(100)는 본체(10)의 측면 또는 하부 중앙에 개폐하는 용해물 배출구(미도시)가 구비될 수 있다. 용해물 배출구를 통해 용해가 완료된 후, 별도의 여과공정없이 수용부(20)에 의해 갇힌 고형물이 제거된 상태의 용해물이 용해물 배출구로 배출된다. 용해물 배출구를 통해 배출된 용해물은 수용부(20)의 관통홀(30)의 크기보다 작은 구멍을 갖는 필터로 추가의 여과를 진행할 수도 있다. 이때, 필터는 수용부(20)의 관통홀(30)로 걸러지지 않는 미세입자를 제거하는 것이다.

용해물 배출구를 통해 용해물을 모두 제거된 후, 도 3(b) 및 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 4개의 상부 마개(13) 중 하나의 상부 마개(13)가 열리고 4개의 하부 마개(11) 중 열린 상부 마개(13)와 대면하는 하나의 하부 마개(11)가 열린 상태로, 제거부(50)를 상부 마개(13)가 열려 수용부(20) 내 진입이 가능한 수용구(23)를 향해 진입하고 수용부(20) 내부를 지나 배출구(25)까지 진행하여 내부에 잔재하는 고형분을 본체(10) 하부로 떨어뜨린다. 이와 같은 제거부(50)에 의한 고형분의 제거는 순서대로 제거대상 수용부(20)의 상부 및 하부 마개(23, 25)를 열어 고형분을 제거하고, 고형분의 제거가 완료된 수용부(20)의 상부 및 하부 마개(11, 13)는 닫는다. 이는 제거부(50)의 상하운전시 수용부(20)에 가해지는 압력을 하부 마개(11)로 지지된 이웃한 수용부(20)가 나누어 분산시킬 수 있도록 할 수 있다. 복수개의 수용부(20)는 개별적으로 본체(10) 내벽에 지지수단에 의해 지지될 수 있다. 개별 지지수단으로 제거부(50)의 상하운전시 전달되는 압력을 견딜 수 있다면 복수개의 수용부(20)의 수용구(23)에 개별 제거부(50)를 동시에 상하운동시켜 제거할 수 있다. 그러나, 수용부(20)가 다수의 관통홀(30)이 구비된 상태임을 고려할 때, 본체(10) 내벽에 지지수단뿐 아니라 이웃한 수용부(20)와 연결시켜 지지하고, 어느 하나의 수용부(20)가 제거부(50)에 의해 압력을 전달받을 때, 연대적으로 압력을 분산하는 것이 바람직하다.

본 명세서의 다른 실시상태는 용해 반응기(100) 및 상기 용해 반응기(100)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템을 제공한다.

제어부는 도 3 및 도 4를 통해 설명한 용해 반응기(100)의 작동을 단계에 맞추어 구동하도록 제어할 수 있다.

제어부는 용해 반응기(100)를 제어하는 것으로, 교반기(40)의 회전 속도, 용해 반응기(100)의 본체(10)에 공급되는 용매 및 폐플라스틱의 양 등을 조절할 수 있다.

교반기(40)의 회전 속도, 용해 반응기(100)의 본체(10)에 공급되는 용매 및 폐플라스틱의 양은 용매에 폐플라스틱이 용해된 용액의 용해도에 따라 조절될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 폐플라스틱 처리시스템은 측정부(미도시)을 더 포함할 수 있다.

측정부는 용해 반응기(100)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(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여과기는 용해 반응기(100)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.

그리고, 폐플라스틱 처리시스템은 폐플라스틱이 용해된 용액에서 고분자를 석출하는 석출기, 석출기에서 석출된 고분자를 세척하는 세척기 및 세척된 고분자를 탈수 및 건조하는 탈수 건조기 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 또 다른 실시상태는 용해 반응기(100)의 본체(10) 내 관통홀(30)이 구비된 수용부(20)에 폐플라스틱을 공급하는 단계; 및 상기 용해 반응기(100)에 용매를 공급하여 상기 폐플라스틱을 용해시키는 용해단계를 포함하는 폐플라스틱 용해 방법을 제공한다.

상기 용해단계에서 용해된 용해물을 배출하는 단계; 및 상기 수용부(20) 내 상기 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 제거하는 단계를 더 포함할 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.

100: 용해 반응기
10: 본체
11: 하부 마개
13: 상부 마개
20: 수용부
21: 측면
23: 수용구
25: 배출구
30: 관통홀
40: 교반기
50: 제거부
51: 지지부
53: 스크랩퍼

Claims

용매를 수용하는 본체; 및
상기 본체 내 위치되고, 폐플라스틱을 수용하는 수용구, 및 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 수용부를 포함하는 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 수용부는 망사형태인 것인 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 관통홀의 크기는 100㎛ 이상 1mm 이하인 것인 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 관통홀은 상기 수용부 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분이 상기 수용부를 벗어나지 못하도록 구비되는 것인 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 본체 내에 위치되고, 회전하여 상기 용매에 상기 폐플라스틱을 용해시키는 교반기를 더 포함하는 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 수용부는, 상기 수용부 내 유입된 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 배출하는 배출구를 더 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 6에 있어서, 상기 수용부는 상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 측면을 포함하고,
상기 배출구는 상기 수용구와 대면하여 구비된 것인 용해 반응기.
청구항 6에 있어서, 상기 본체는,
상기 배출구를 개폐하는 하부 마개 및
상기 수용구를 개폐하는 상부 마개를 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 4에 있어서, 상기 고형분을 제거하는 제거부를 더 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 9에 있어서, 상기 제거부는 지지부 및 상기 지지부의 단부에 상기 수용부의 길이방향의 수직단면의 형태와 대응하는 형태의 판형 스크랩퍼를 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 수용부는 상기 본체의 둘레를 따라 이격된 복수개를 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 1에 있어서, 상기 수용부는 상기 본체의 둘레를 따라 이격된 4개의 수용부로 구비되는 것인 용해 반응기.
청구항 12에 있어서, 상기 4개의 수용부는 각각
상기 용매가 관통할 수 있는 관통홀이 구비된 측면,
상기 폐플라스틱을 수용하는 수용구; 및
상기 수용구와 대면하여 구비된 배출구를 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 13에 있어서, 상기 본체는 상기 4개의 배출구를 각각 개폐하는 하부 마개 및 상기 4개의 수용구를 각각 개폐하는 상부 마개를 포함하는 것인 용해 반응기.
청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 따른 용해 반응기 및
상기 용해 반응기를 제어하는 제어부를 포함하는 폐플라스틱 처리시스템.
용해 반응기의 본체 내 관통홀이 구비된 수용부에 폐플라스틱을 공급하는 단계; 및
상기 용해 반응기에 용매를 공급하여 상기 폐플라스틱을 용해시키는 용해단계를 포함하는 폐플라스틱 용해 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 용해단계에서 용해된 용해물을 배출하는 단계; 및
상기 수용부 내 상기 용매에 의해 용해되지 못한 고형분을 제거하는 단계를 더 포함하는 폐플라스틱 용해 방법.