KR100604557B1 - 폴리스티렌의 재생 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단하고 편리한 장치로써 품질이 매우 우수한 폴리스티렌 재생 수지를 얻을 수 있는 플라스틱 재생 처리 장치이다.

본 발명의 플라스틱 재생 처리장치는 원료용해조, 수지재생조 및 용매저장용기로 이루어져 있으며 용매에 녹은 겔(gel) 상태의 폐 발포 폴리스티렌으로부터 수지를 재생하는 장치이다. 원통형의 원료용해조에 폐 발포폴리스티렌을 넣어 용매를 분사시켜 겔 상태의 폴리스티렌이 만들어지며, 겔 상태의 폴리스티렌과 용매는 두층으로 분리된다. 원료용해조 아래 부분에 있는 밸브를 열면 용매와 겔 상태의 폴리스티렌이 전기스크류체로 이동한다. 용매는 용매저장용기로 이동하며 동시에 겔 상태의 수지는 나선상의 패들을 갖춘 전기스크류체에 의하여 수지재생조로 이동한다. 수지재생조로 이동된 폴리스티렌을 감압시키면서 가열하면 겔 상태의 수지에 섞여있는 용매는 쉽게 기화된다. 기화된 용매들은 냉각장치를 통하여 액화되어 용매저장용기로 이동된다. 용매저장용기에 있는 용매들은 용매이송펌프를 통하여 원료용해조로 이동되어 재사용된다.

이 장치의 특징은 감압상태에서 약간의 가열에 의하여 수지를 얻을 수 있으므로 재생수지의 물성의 변화가 없으므로 원 상태의 수지와 같으며 이 장치는 완전 밀페되어 있으므로 용매의 손실이 거의 없다(용매 회수율: 99%이상) 따라서 용매를 반복하여 사용할 수 있다.또한 좁은 공간에서 이 장치를 설치할 수 있으므로 이동 차량에 탑재하여 사용할 수 있다.

원료용해조, 전기 스크류체, 수지재생조, 용매저장용기. 겔 상, chemical diaphragm pump

Description

폴리스티렌의 재생 처리장치{Reproduction processing device for polystyrene resin}

도 1은 본 발명에 따른 폴리스티렌 재생처리장치를 보여주는 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 위(a), 밑(b), 오른쪽(c), 왼쪽(d)에서 본 폴리스티렌 재생처리장치의 평면도.

도 3은 수지재생조에 하부가열판이 결합되어 있는 부분도 이다.

도 4는 잭을 이용하여 수지 재생조에서 하부가열판이 하강한계까지 분리시켜놓은 부분도 이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 원료용해조 2~4: 밸브

5: 용매저장용기 6: 전기스크류체

7: 수지재생조 8: 가열장치

9: chemical diaphragm pump(화학액제사용진공펌프) 10: 냉각장치

11: vent valve(수지재생조압력해제용) 12: 압력게이지

13: 회전장치 13a: 하강한계장치

14: 용매이송펌프 15: 용매조절밸브

16: 잭

발포 폴리스티렌은 가공성, 완충성 및 단열성이 뛰어나고 중량이 적어 매우 가볍다는 장점들 때문에 포장재, 물품의 용기, 건축자재 등으로 널리 이용되고 있다. 그러나 이러한 발포 폴리스티렌은 큰 부피 때문에 보관이나 운반에 불편하며 또 처리할 때는 소각 시에 발생하는 악취에 연소가스로 인한 공해 등의 많은 문제점들을 안고 있다. 따라서 자원 및 환경보존 차원에서 폐 발포 폴리스티렌의 재사용에 대하여 오랫동안 연구되었다. 가장 원시적이면서도 널리 이용되고 있는 방법이 열 처리방식이다. 열처리방식은 폐 발포 폴리스티렌을 고온에서 녹여 수지 잉고트(ingot)를 만든 다음 펠렛(pellet)을 만드는 장치를 이용하여 재생수지를 얻는다. 이러한 처리방법의 가장 큰 결점은 재생수지의 품질이 매우 낮다는 점이다.

이 점들을 개선하기 위하여 많은 다른 방법들이 제안되었지만 가장 효율적인 방법 중에 한 방법이 수지를 겔 상태로 만드는 용매 처리방법이다. 이 방법이 미국, 일본 등 여러 환경 선진국에서 이용되고 있다. 겔 상태의 수지에서 수지를 재 생 처리하는 방법은 고온(섭씨 250도 이상)에서 용매를 기화시켜 수지 잉고트를 만든 다음 수지 펠렛을 생산하는 장치가 현재 각국에서 이용되고 있는 방법이다. 이러한 방법의 결점들은 고온상태이므로 수지 일부분이 변형(degradation)되며 용매의 손실이 있으며 장치의 가격이 고가란 점이다.

본 발명의 목적은 위에서 언급한 결점들을 해소하고 저렴하며 간단하고 편리한 장치로 품질이 우수한 재생 폴리스티렌 수지를 생산하는 재생처리 장치를 공급하고자 한다.

발포 폴리스티렌이 용매와 접촉하면 발포 폴리스티렌은 용매분자들과 폴리스티렌 분자들 사이의 인력에 의하여 수축되면서 겔(gel) 상태가 된다. 이러한 겔 상태의 폴리스티렌 수지로부터 고품질의 수지를 재생하는 재생처리장치이며 이 장치는 세 부분으로 나눌 수 있다. 즉, 원료용해조(1), 수지재생조(7) 및 용매저장용기(5)이다. 원료용해조(1)에서는 발포 수지를 용매에 녹여 겔 상으로 만드는 곳이다. 겔 상이 완전히 형성되면 원료용해조(1) 아래에 있는 밸브(2,3)들을 열어 용매는 용매보관용기(5)로 흘러들어가며 겔 상의 수지는 전기스크류체(6)에 의하여 수지재생장치(7)로 이동된다. 이 전기스크류체(6)는 재생처리조(7)의 방향으로 10도로 위로 향하고 있다. 이 이유는 겔 상에 있는 용매가 대기압에 의하여 쉽게 용매저장용기(5)로 이동시키기 위함이며 전기스크류체(6)의 회전으로 겔 상의 폴리스티렌은 교반되면서 반응하지않고 남아있는 용매는 경사진 방향으로 흘러 용매보관용기(5)로 흘러 내려가고 겔상의 폴리스티렌은 수지재생조(7)로 이송된다. 수지재생조(7)는 원통형으로 이루어져 있으며 윗면에는 압력계기(12)와 vent valve(11)로 이루어져 있다. 또한 수지재생조(7)의 바닥아래에는 가열할 수 있는 가열기(8)가 부착되어 있으며 온도를 조절할 수 있다. 또한 수지재생조(7)와 가열기(8)는 아래 위로 가열기(7)가 부착된 수지재생조(7)의 하단 가열기(8)부분을 분리(도4)와 결합(도3)할 수 있는 잭(16)이 부착되어 있다. 또한 가열기(8) 부분이 수지재생조(7)와 분리(도4)되면 회전장치(13)에 의하여 축을 중심으로 회전이 가능하다. 동시에 chemical diaphragm pump(9)를 이용하여 감압하면 겔 상에 있는 액체는 기화된다. 기화된 용매는 냉각장치(10)를 통하여 액체로 되며 이 액체는 용매저장용기(5)로 이동하여 저장되며 한편으로 수지재생조(7) 바닥에 있는 고체수지는 잭(16)을 내리면 아래로 내려온다. 하강한계장치(13a) 까지 가열기(8)부분이 내려오면 재생되어진 고체를 회전장치(13)를 이용하여 가열판(8)부분을 작업자의 전방향으로 회전시켜 외부의 용기에 분리하여 저장시키면 된다. 이와 같은 작동으로 용매저장용기(5)에 회수하여 저장된 용매는 용매이송펌프(14)를 이용하여 원료용해조(1)로 이동시켜 반복하여 사용할 수 있다.

실시 예

여기에서 사용하는 용매라 함은 본 출원인이 특허출원(출원번호 10-2004-0013859 출원일자 2004년 03월02일, 출원번호 10-2004-0044912 출원일자 2004년 06월17일)한 용매를 사용한다. 원료용해조(1) 위로 폐 발포폴리스티렌(최대 2 kg)을 넣고 2 리터의 본 출원인이 특허출원한 용매(이하 용매라 한다)를 밸브(15)를 열고 용매저장용기(5)로부터 용매이송펌프(14)를 가동하여 원료용해조(1)에 뿌려주어 폐발포 폴리스티렌을 용매에 접촉시킨다. 약 5-10분후에 발포폴리스티렌은 겔 상으로 변한다. 밸브(2), (3) 및 (4)를 열면 용매와 겔 상의 폴리스티렌은 대기압에 의하여 전기스크류체(6)로 흘러 내려온다. 폐스티로폼과 접촉 용해되고 남은 액체 상태의 용매는 밸브(4)를 통하여 용매저장용기(5)에 저장된다. 겔 상의 폴리스티렌은 전기스크류체(6)의 기동에 의하여 밸브(3)을 통하여 수지재생조(7)로 이동된다. 수지의 이동이 끝나면 밸브(3)을 수지재생조(7)의 밀폐를 위하여 닫는다. 본 발명의 주된 기능인 낮은온도(70℃~120℃)와 진공상태 아래서 폴리스티렌의 겔 상에 녹아있는 용액분리를 위하여 수지재생조(7)가 완전밀폐되어 있는 것을 확인한 다음 가열기(8) 및 chemical diaphragm pump(9)를 작동시킨다. 신속히 진행시키고자 할 경우에는 겔 상의 수지가 이동되기 전에 재생조안의 온도를 섭씨 70℃정도까지 올려 놓으면 된다. 상기와 같은 상태가 되면 겔 상에 있는 용매들은 감압상태에서 증발하며 증발되어진 용매의 기체는 chemical diaphragm pump(9)을 통하여 냉각장치(10)을 거쳐서 액화되어 용매저장용기(5)에 저장된다. 온도는 최대한 섭씨 120℃까지 올리고 압력계(12)를 보아 압력의 변화가 없을 경우 더 이상 용매가 없음을 의미하므로 가열과 감압을 중지한 다음 vent valve(11)를 열고 수지재생조(7)의 압력게이지(12)가 대기압과 같아지면 잭(16)을 이용하여 고체 수지가 놓여 수지재생조(7)의 가열기(8)가 부착되어있는 판을 하강한계장치(13a) 까지 하강시킨 다음 회전장치(13)를 이용하여 작업이 용이하도록 작업자의 전방으로 회전시켜 재생된 수지를 별도로 마련된 용기에 옮긴다. 옮겨진 재생된고체 폴리스티렌 수지에서 펠렛을 만드는 것은 기존의 장치를 이용하면 된다.

밸브(2)를 잠근 후 다음 작업을 위하여 필요한 양의 페 발포폴리스티렌을 원료용해조(1)에 넣는다. 밸브(15)를 연 후 펌프(14)을 이용하여 용매저장용기(5)에 회수되어 있는 용매를 원료용해조(1)로 이동시킨다. 용매가 분무 형태로 발포폴리스티렌을 적시면 훨씬 빠르게 겔 상이 된다. 이와같은 일련의 작업을 계속하여 반복할 수 있다.

열처리 방식으로 발포 폴리스티렌을 처리할 경우에는 온도를 섭씨 250℃ 이상 가열하지만 본 발명에서는 온도가 최대 섭씨 120℃ 까지 이므로 폴리스티렌 수지의 품질의 변형이 일어나지 않으므로 고품질의 수지를 재생할 수 있으며 재생장치가 밀폐되어 있으므로 용매의 재사용율은 99%이상이다. 또한 이 장치는 좁은 공간에서 설치할 수 있으므로 차량에 설치할 수 있다.

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매우 간단하면서도 편리하고 효율적이며 저렴한 장치로 고부가가치의 폴리스티렌 수지를 재생할 수 있으므로 이 장치를 이용하여 생산한 재생수지는 값이 비싼 원수지를 대체하여 이용할 수 있으므로 저부가가치의 재생업체들의 수익을 크게 증대시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 폴리스티렌을 용매에 녹여 겔 상의 수지를 재생하는 장치이며 본 폴리스티렌 재생 장치는 크게 원료용해조, 수지재생조 및 용매저장용기로 이루어져 있으며 원료용해조에서 생성된 겔 상의 수지는 전기 스크류체에 의하여 수지재생조로 이송되어 용매를 가열 및 감압에 의하여 고체 재생수지를 생산하며 동시에 모든 용매들은 용기저장용기에 저장되어 펌프에 의하여 용매들이 원료용해조로 이송되는 것을 특징으로 하는 재생처리장치.
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