KR101657493B1 - 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 폐기물로부터 금속 물질 및 금속이 포함된 플라스틱 폐기물을 선별하기 위한 금속 선별분류장치; 금속이 분리된 플라스틱 폐기물로부터 블랙계열의 플라스틱 폐기물과, 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 분리하기 위한 제1색상 선별분류장치; 분리된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 색상별로 분리하기 위한 제2색상 선별분류장치; 상기 제2색상 선별분류장치를 경유하면서 색상별로 분류된 플라스틱 폐기물 각각을 광을 이용하여 소재별로 선별 분리하기 위한 광학 선별분류장치; 상기 제1색상 선별분류장치를 경유하면서 별도로 분리된 블랙계열의 플라스틱 폐기물을 소재별로 분리하기 위한 정전 선별분류장치; 및 상기 광학 선별분류장치와 상기 정전 선별분류장치에서 소재별로 분리된 각 플라스틱 폐기물을 난연성 및 비난연성으로 분리하기 위한 X-RAY 선별분류장치를 포함하는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용장치를 이용한 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법에 대해 개시하고 있다.

Description

파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법{METHOD FOR SORTING AND RECYCLING OF FLAKE PLASTICS}

본 발명은 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난연성 플라스틱을 포함하는 파쇄(flake) 형태의 재활용 플라스틱 폐기물로부터 각 재활용 플라스틱 폐기물을 소재별로 그리고 난연성 및 비난연성별로 분류할 수 있는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법에 관한 것이다.

일반적으로, 재활용 플라스틱 폐기물이 재활용을 위하여 집하장으로 입고될 때, 이러한 재활용 플라스틱 폐기물은 크게 난연성, 비난연성으로 특성이 상이하고, 난연성 및 비난연성 각각에서는 다양한 소재가 혼합되어 있으며, 색상 측면에서도 화이트, 블랙, 빨간색 등 여러 색상들을 가진 재활용 플라스틱 폐기물이 혼합 상태로 입고된다.

따라서, 이러한 재활용 플라스틱 폐기물의 재활용율을 높이기 위해서는 이러한 혼합 상태로 입고되는 플라스틱 폐기물을 특성별, 소재별, 색상별로 분류하여야 하는 데, 종래의 재활용 공정에서는 효율적인 선별이 이루어지지 않아, 재활용 플라스틱의 순도가 낮고 회수율이 낮은 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제1036948호(2011.05.18)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 자동화된 선별 수단에 의해 특성별, 소재별, 색상별로 정확한 선별이 이루어지도록 하여 재활용 플라스틱 폐기물에 대한 선별의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라스틱 폐기물로부터 금속 물질 및 금속이 포함된 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하기 위한 금속 선별분류장치; 금속이 분리된 플라스틱 폐기물로부터 블랙계열의 플라스틱 폐기물과, 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하기 위한 제1색상 선별분류장치; 분류된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 색상별로 선별하여 분류하기 위한 제2색상 선별분류장치; 상기 제2색상 선별분류장치를 경유하면서 색상별로 분류된 플라스틱 폐기물 각각을 광을 이용하여 소재별로 선별하여 분류하기 위한 광학 선별분류장치; 상기 제1색상 선별분류장치를 경유하면서 별도로 분류된 블랙계열의 플라스틱 폐기물을 소재별로 선별하여 분류하기 위한 정전 선별분류장치; 및 상기 광학 선별분류장치와 상기 정전 선별분류장치에서 소재별로 분류된 각 플라스틱 폐기물을 난연성 및 비난연성으로 선별하여 분류하기 위한 X-RAY 선별분류장치를 포함하는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 상기 금속 선별분류장치는 에디 전류(Eddy current)를 이용하여 금속을 선별하여 분류하는 제1금속 선별분류장치; 및, 금속 센싱(Metal sensing)을 이용하여 금속을 감지하는 금속감지기를 포함하는 제2금속 선별분류장치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 광학 선별장치는 근적외선(NIR)을 이용하여 재질별로 선별하여 분류하는 근적외선 선별장치를 포함한다.

본 발명은, 플라스틱 폐기물로부터 금속 물질 및 금속이 포함된 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하는 금속 선별분류공정; 금속이 분리된 플라스틱 폐기물로부터 블랙계열의 플라스틱 폐기물과, 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하는 제1색상 선별분류공정; 분리된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물로부터 색상별로 선별하여 분류하는 제2색상 선별분류공정; 상기 제2색상 선별분류공정를 경유하면서 색상별로 분류된 플라스틱 폐기물 각각을 광을 이용하여 소재별로 선별하여 분류하는 광학 선별분류공정; 상기 제1색상 선별분류공정에서 분리된 블랙계열의 플라스틱 폐기물을 소재별로 선별하여 분류하기 위한 정전 선별분류공정; 및, 상기 광학 선별분류공정과 상기 정전 선별분류공정에서 소재별로 분류된 각 플라스틱 폐기물을 난연성 및 비난연성으로 선별하여 분류하기 위한 X-RAY 선별분류공정을 포함하는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 상기 금속 선별분류공정은, 에디 전류(Eddy current)를 이용하여 금속을 선별하여 분류하는 제1금속 선별분류공정; 및, 금속 감지기를 이용하여 금속을 감지하는 제2금속 선별분류공정으로 이루어진다.

본 발명에 의하면, 상기 광학 선별공정은 근적외선(NIR)을 이용하여 재질별로 선별하여 분류하는 근적외선 선별공정으로 이루어진다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법에 의하면, 종래의 재활용 플라스틱 폐기물 선별 공정의 문제점은 순도가 낮고 회수율이 낮은 문제점이 있었으나, 본 발명에 의하면 자동화된 선별 공정에 의해 특성별, 소재별, 색상별로 정확한 선별이 이루어지도록 하여 플라스틱 폐기물에 대한 선별의 신뢰성을 향상시켜 플라스틱 폐기물의 재활용율을 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

단일 소재로의 분리가 선행되고 난 이후 단일 소재의 난연 및 비난연 구분을 정확히 수행함으로써, 파쇄 재활용 플라스틱 폐기물의 선별 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파쇄 재활용 플라스틱 폐기물 선별방법을 나타내는 공정 흐름도이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수거된 파쇄(flake) 형태의 재활용 플라스틱을 대상으로 자동화된 단일 선별 공정을 진행하기 위한 것으로서, 재활용의 대상이 되는 플라스틱 폐기물은 생활용이나 산업용으로 사용되는 복합재질의 플라스틱 포장용기류나 폐합성수지 등을 포함하며, 재질에 따라 PE, PP, PS, ABS, GPPS, S.A.N 등으로 분류될 수 있다. 그리고 그 특성에 따라 난연 및 비난연 재질로 분류될 수 있다. 이러한 플라스틱 폐기물은 적용되는 제품의 종류에 따라 형상, 강도, 색상 등이 다양하게 구성될 수 있다. 이러한 플라스틱 제품들은 색상 외에는 그 특성 및 재질을 육안으로 분류하는 것이 불가능하다. 본 발명에 따른 비파쇄 재활용 플라스틱 선별장치는 다양한 적용제품에 사용된 후 폐기되는 이러한 플라스틱 폐기물을 파쇄(flake) 상태로 선별 분류하기 위한 것이다.

플라스틱 제품들에서 개별 부분들은 하나의 소재 하나의 색상을 갖는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 개별 부분들이 결합되어 전체적으로 이종의 색상, 이종의 소재 부분들을 갖는 형태로 제작된 플라스틱 제품의 경우 선행 작업으로 플라스틱 제품들을 개별 부분들로 분류하는 공정이 수행될 수 있다. 본 발명에서 파쇄 재활용 플라스틱은 분쇄장치에서 분쇄되는 공정을 거치는 플라스틱을 지칭한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 파쇄 재활용 플라스틱을 대상으로 자동화된 단일 선별 공정을 진행하기 위해, 본 발명에 따른 재활용 플라스틱 선별장치는 플라스틱 폐기물로부터 금속 물질 및 금속이 포함된 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하기 위한 금속 선별분류장치(10,20)와, 금속이 분리된 플라스틱 폐기물로부터 블랙계열의 플라스틱 폐기물과, 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하기 위한 제1색상 선별분류장치(30)와, 분류된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물로부터 백색 및 그 밖의 혼합 컬러색(mixed color) 플라스틱 폐기물별로 선별하여 분류하기 위한 제2색상 선별분류장치(40)와, 상기 제2색상 선별분류장치(40)를 경유하면서 분류된 백색, 혼합 컬러색 플라스틱 폐기물 각각을 예컨대 근적외선(NIR)을 이용하여 소재별로 선별하여 분류하기 위한 광학 선별분류장치(50)를 포함한다.

또한, 상기 제1색상 선별분류장치(30)를 경유하면서 별도로 분류된 블랙계열의 플라스틱 폐기물을 소재별로 선별하여 분류하기 위한 적어도 하나의 정전 선별분류장치(60)를 포함한다.

그리고, 상기 광학 선별분류장치(50)와 상기 정전 선별분류장치(60)에서 소재별로 분류된 각 플라스틱 폐기물을 난연성 및 비난연성으로 선별하여 분류하기 위한 X-RAY 선별분류장치(70)를 포함한다.

여기서, 상기 금속 선별분류장치(10,20)는 에디 전류(Eddy current)를 이용하여 금속을 선별하여 분류하는 제1금속 선별분류장치(10)와, 금속 센싱(Metal sensing)을 이용하여 금속을 감지하는 금속감지기를 포함하는 제2금속 선별분류장치(20)를 포함함으로써, 금속재 및 금속재를 포함하는 플라스틱 폐기물이 재활용 공정으로 진행하는 것을 방지하게 된다.

상기 제1금속 선별분류장치(10)에서, 에디 전류는 금속판을 강한 자기장에서 움직이거나 금속판에 걸린 자기장을 급격하게 변화시킬 때 전자기 유도 효과에 의해 금속판에 생기는 소용돌이 형태의 전류를 말하며, 와전류라고도 한다.

상기 제1금속 선별분류장치(10)는 컨베이어의 단부 표면에 에디 전류를 발생시켜 플라스틱 폐기물이 이송하는 컨베이어에 의해 운반된 플라스틱 폐기물 중 도체인 비철의 선별을 수행하고, 일반적으로 기타물질은 컨베이어의 상부에서 낙하시켜 분리를 하게 된다.

상기 제2금속 선별분류장치(20)에서의 금속감지기는 컨베이어에 구비되어 공급되는 플라스틱 폐기물에 금속 이물질이 포함되는지를 감지하게 된다.

상기 제1색상 선별분류장치(30)는, 플라스틱 폐기물에서 블랙계열의 색상과 비-블랙계열의 색상으로 구분하되, 상기 플라스틱 폐기물에 포함되어 있는 블랙계열의 플라스틱 폐기물을 정전 선별분류공정으로 진행시키고, 분류된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물로부터 백색, 비 백색의 플라스틱 폐기물별로 세밀하게 분류한 뒤, 광학 선별분류공정으로 진행시켜 소재별로 선별이 수행되도록 한다.

상기 정전 선별분류공정을 수행하는 정전 선별분류장치(60)는 블랙계열의 플라스틱 폐기물이 진동판에 유입되어 진동에 의해 정전상태를 형성하게 되며, 상기의 진동에 의해 배출되는 정전기 하전 상태의 플라스틱 폐기물이 양극판과 음극판을 통과하면서 정전기 전위에 따라 각각 PE, PP, PS, ABS, GPPS, S.A.N 등과 같은 소재별로 선별하여 분류게 된다.

상기 광학 선별분류공정을 수행하는 광학 선별분류장치(50)는 비-블랙 계열의 플라스틱 폐기물에 대해서 PE, PP, PS, ABS, GPPS, S.A.N 등과 같은 소재별로 분류하게 된다. 이때, 상기 광학 선별분류장치(50)는 플라스틱 중 한 소재씩을 센싱할 수 있도록 구성된다. 예컨대 PE가 센싱되는 영역을 통과할 경우 PE만 선별하고, 같은 방법으로 PP가 센싱되는 영역을 통과할 경우에는 PP만 선별하게 된다.

이러한 광학 선별분류장치(50)는 재활용 플라스틱 폐기물에 광을 조사하고, 상기 플라스틱 폐기물로부터 반사되는 반사광을 검출하고, 검출된 상기 반사광을 분석하여 시분할 순서에 따라 플라스틱 폐기물에 포함된 성분을 감지하는 광감지센서를 포함하게 된다.

한편, 상기 제2색상 선별분류장치(40)의 제2색상 선별분류공정과 광학 선별분류장치(50)의 광학 선별분류공정은 그 순서를 서로 달리하여 진행할 수 있다. 즉, 상기 제2색상 선별분류장치(40)의 색상 선별을 선행한 후 광학 선별분류장치(50)의 소재 선별을 후속 공정으로 수행하거나, 광학 선별분류장치(50)의 소재 선별을 선행한 후 제2색상 선별분류장치(40)의 색상 선별을 후속 공정으로 수행할 수 있다.

이와 같이 제2색상 선별분류공정과 광학 선별분류공정의 공정 순서가 서로 변경이 되더라도 그에 따른 플라스틱 폐기물의 특성이나 품질에는 아무런 변함이 없다.

이와 같이 정전 선별 및 광학 선별을 통해 소재별로 분리된 각 플라스틱 폐기물은 난연재와 비난연재의 밀도 차이에 따라 난연재와 비난연재의 여부를 판단하는 X-RAY 선별분류장치(70)에 공급되어 최종적으로 난연성 플라스틱 폐기물 및 비난연성 플라스틱 폐기물로 분류된다.

전술한 바와 같이 정전 선별과 광학 선별을 통해 재활용 플라스틱 폐기물을 소재별로 선별하여 분류하게 될 경우, 종래의 정전 선별분류공정 및 광학 선별분류공정 각각이 가지는 단점을 모두 해결할 수 있게 된다.

즉, 광학 선별분류공정은 각 플라스틱 폐기물을 소재별로 선별하는 데 유효하나, 블랙계열의 플라스틱 소재의 경우 선별이 불가능한 단점이 있으며, 정전 선별분류공정은 하전을 이용한 선별방식으로 장비가 고가이고, 처리용량이 작은 단점이 있었다. 그리고 플라스틱 폐기물과 관련하여 단일 소재의 난연 및 비난연 선별에 최적화되어 있는 X-RAY 선별분류장치는 2종 이상의 혼합 소재에서, 난연성 및 비난연성 선별이 명확하게 이루어지지 않아 선별 공정에 대한 효율 저하의 원인이 된다.

그러나, 본 발명은 플라스틱 폐기물을 블랙계열과 비-블랙계열로 분류하고, 각각 광학 선별과, 정전 선별이라는 특화된 공정을 각각 진행하도록 함으로써 종래의 플라스틱 선별 공정이 가지는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 단일 소재별로 선별된 플라스틱 폐기물을 대상으로 X-RAY 선별분류공정을 통해 난연성 및 비난연성 플라스틱 폐기물로 선별하여 분류하게 되므로 선별 공정을 최소화하면서도 선별 공정의 효율을 높여 플라스틱 폐기물의 순도 및 회수율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

상기 X-RAY 선별분류장치(70)에서 최종적으로 분류된 파쇄(flake) 상태의 각 플라스틱 폐기물은 세척장치(80)에서 세척공정을 거치게 되며, 펠렛압출장치(90)에 의해 최종 재활용 제품인 펠렛(pellet)으로 제조된다.

상기 세척장치(80)는 재활용 플라스틱 폐기물의 특성상 표면에 오염이 있을 가능성이 매우 높으므로 펠렛 제조까지를 고려한다면 이러한 세척장치(80)에 의한 플라스틱 폐기물에 대한 세척 공정이 반드시 필요하다.

한편 이러한 선별분류공정을 통해 플라스틱 폐기물의 특성, 색상 및 소재별 분류 공정에 대하여 자동화 공정에 의한 연속적인 프로세스를 유지할 수 있으며, 특히 각각의 선별분류공정을 경유한 플라스틱 폐기물의 일시적인 보관, 운반 및 선별 등의 일련의 공정을 비연속적(batch process)으로 처리할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 파쇄 재활용 플라스틱 선별 및 재활용방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 낭비되는 플라스틱류의 자원을 최대한 재활용하기 위하여 먼저, 플라스틱 폐기물로부터 금속재를 선별하여 분류하는 금속 선별분류공정을 수행하되, 에디 전류를 이용하여 금속을 선별하여 분류하는 제1금속 선별분류공정을 수행하고, 이어서 금속 감지기를 이용하여 금속을 감지하는 제2금속 선별분류공정을 수행한다(S10).

이어서, 금속이 분리된 플라스틱 폐기물로부터 블랙계열의 플라스틱 폐기물과, 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하는 제1색상 선별분류공정을 수행한다(S20).

이어서, 분류된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물로부터 백색, 비 백색 플라스틱 폐기물 별로 선별하여 분류하는 제2색상 선별분류공정을 수행(S30)하고, 제2색상 선별분류공정을 거치면서 분류된 백색, 비 백색 플라스틱 폐기물 각각을 소재별로 선별하여 분류하는 광학 선별분류공정을 수행한다(S40). 이때, 제2색상 선별분류공정과 광학 선별분류공정은 그 순서가 변경될 수도 있다.

한편, 상기 제1색상 선별분류공정을 통해 분류된 블랙계열의 플라스틱 폐기물은 정전 선별분류공정을 통해 소재별로 선별되어 분류되고(S50), 상기 제2색상 선별분류공정을 통해 선별되어 분류된 백색, 비 백색 플라스틱 폐기물은 광학 선별분류공정을 통해 소재별로 별도 분류된다.

이어서, 정전 선별분류공정 및 광학 선별분류공정을 통해 소재별로 각각 선별, 분류되는 플라스틱 폐기물은 난연성 및 비난연성 여부를 선별하여 분류하는 X-RAY 선별분류장치(70)에 의해 난연/비난연 선별분류공정을 수행한다(S60).

이와 같이 재활용 플라스틱 폐기물로부터 금속을 분리하고, 색상별, 소재별, 특성별로 선별하여 컨베이어에 의해 종류별로 각각의 저장 영역으로 이송하게 된다.

이와 같이 일련의 선별 공정을 통해 색상 및 소재별로 선별된 파쇄(flake) 상태의 플라스틱 폐기물은 세척장치(80)에서 세척 공정을 경유하고(S70), 펠렛압출장치(90)에서 최종 재활용 제품인 펠렛 형태로 압출하여 제조(S80)된다.

본 발명은 자동화된 선별 공정에 의해 특성별, 소재별, 색상별로 정확한 선별이 이루어지도록 하여 플라스틱 폐기물에 대한 선별의 신뢰성을 향상시켜 플라스틱 폐기물의 재활용율을 크게 개선시킬 수 있게 된다.

결국, 이와 같이, 재활용할 수 있는 플라스틱 폐기물을 최대한 선별, 분류하여 회수하게 되면 단순 소각 또는 매립되는 폐기물의 양을 최소화할 수 있고, 소각 또는 매립 처리되던 폐기물 중 상당량을 재이용 또는 재활용하는 것이 가능해지므로 신규 수익 창출, 폐기물 소각 처리에 소요되던 처리 비용 절감, 폐기물 소각 또는 매립으로 인한 환경 오염 감소 등의 여러 이점이 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 제1금속 선별분류장치 20 : 제2금속 선별분류장치
30 : 제1색상 선별분류장치 40 : 제2색상 선별분류장치
50 : 광학 선별분류장치 60 : 정전 선별분류장치
70 : X-RAY 선별분류장치

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 플라스틱 폐기물로부터 금속 물질 및 금속이 포함된 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하는 금속 선별분류공정;
   금속이 분리된 플라스틱 폐기물로부터 블랙계열의 플라스틱 폐기물과, 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물을 선별하여 분류하는 제1색상 선별분류공정;
   분리된 비-블랙계열의 플라스틱 폐기물로부터 색상별로 선별하여 분류하는 제2색상 선별분류공정;
   상기 제2색상 선별분류공정를 경유하면서 색상별로 분류된 플라스틱 폐기물 각각을 광을 이용하여 소재별로 선별하여 분류하는 광학 선별분류공정;
   상기 제1색상 선별분류공정에서 분리된 블랙계열의 플라스틱 폐기물을 소재별로 선별하여 분류하기 위한 정전 선별분류공정; 및,
   상기 광학 선별분류공정과 상기 정전 선별분류공정에서 단일 소재별로 분류된 각 플라스틱 폐기물을 난연성 및 비난연성으로 선별하여 분류함으로써 선별 공정을 최소화하면서도 선별 공정의 효율을 높일 수 있는 X-RAY 선별분류공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 또는 재활용방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 금속 선별분류공정은, 에디 전류(Eddy current)를 이용하여 금속을 선별하여 분류하는 제1금속 선별분류공정; 및,
   금속 감지기를 이용하여 금속을 감지하는 제2금속 선별분류공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 또는 재활용방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 광학 선별공정은 근적외선(NIR)을 이용하여 재질별로 선별하여 분류하는 근적외선 선별공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파쇄 재활용 플라스틱 선별 또는 재활용방법.

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