본 발명은 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿릿(Ingot Pellet), 또는 발포성 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene, 이하, 'EPS'로도 혼용하여 기재함) 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생방법, 그리고 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 및 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 효과적으로 얻기 위한 장치, 및 그들 방법과 장치를 통해 수득된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿에 관한 것이다. 폐 스티로폼을 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 방법 및 장치 그리고 그 잉고우트 펠릿{RECYCLING APPARATUS AND RECYCLING MANUFACTURING METHOD FOR EXPANDABLE POLYSTYRENE INGOT PELLET AND STRUCTURE OF EXPANDABLE POLYSTYRENE INGOT PELLET}
본 발명은 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿릿(Ingot Pellet), 또는 발포성 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene, 이하, 'EPS'로도 혼용하여 기재함) 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생방법, 그리고 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 및 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 효과적으로 얻기 위한 장치, 및 그들 방법과 장치를 통해 수득된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿에 관한 것이다. 통상적으로 스티로폼('스티렌폼, styrene form'이라는 명칭으로도 사용됨)은 좁쌀과 같은 크기의 EPS 비드(Expandable Polystyrene bead)를 부피와 크기를 갖는 구상으로 발포시키고 이를 다시 공극률을 갖도록 서로 응집시킨 후 성형틀에 넣어서 발포시켜 제품으로 성형 생산된다. 스티로폼은
고분자화합물인 스티렌을 발포한 것으로서 단열성 및 자체 탄성이 있어 건축자재, 포장재 등은 물론이고 산업 또는 비 산업분야 등에서 다양한 형태로 사용되고 있다. 발포 가공 상태에서는 무게가 가벼워 다루기 쉽고 운반과 취급이 용이하지만 공극률이 크기 때문에 폐기 취급에서 불리하다. 스티로폼 폐기 처리의 한 방법은 폐 스티로폼을 압축시켜 공극률을 줄이는 동시에 단단하게 만들어 폐기 처리와 재활용을 도모하는 것이다. 압축 감융기에 의하여 단단하게 압축 처리된 폐 스티로폼은 재생수지, 토양개선재, 건축자재 등에 제한적으로 재활용되고 있다. 스티로폼은 사용범위가 넓어 폐 스티로폼이 방대한 양으로 배출된다. 썩거나 분해되지 않는 특성 때문에 매립에 의한 폐기물 처리는 또 다른 공해를 발생시킨다. 소각 처리는 유해 가스와 매연을 생성하여 배출시키기 때문에 환경을 해치는 단점이 있어 재처리가 용이하지 않은 화학제품으로 알려져 있다. 이
때문에 재활용이 필요한 화학제품 중 하나로 알려져 있다. 폐 스티로폼을 재활용하기 위한 여러 가지 재활용방법이 제안되었다. 예를 들면, 폐 스티로폼을 수거하여 이물질 및 수분을 제거한 후 가열설비에 의하여 가열 용융시켜 부피를 줄인 다음 냉각시키고 이것을 덩어리 상의 잉곳(Ingot)화로 보관하거나 다시 분쇄하여 재발포시켜 포장, 충격방지를 위한 포장, 단열재 등으로 사용하도록 하는 방법이 알려져 있다. 압축 감융기에 의한 폐 스티로폼 재처리 기술, 폐 스티로폼 감융 재생 그리고 재처리 관련 기술이 알려져 있다. 대한민국 공개특허 10-2003-0070297호에는 '폐스티로폼 감융 재생방법 및 그 재생장치'가 개시되어 있다. 대한민국 등록특허 10-02644531호에는 '폐스티렌폼을 원재료로 이용한 목재대용 원자재의 제조방법과 그 목재 대용 원자재'가 개시되어 있다. 폐 스티로폼을 스티로폼으로 재생하는데 있어서 스티로폼의 재료인
폴리스틸렌의 화학적 변화가 없는 기계적인 재생 기술이 효율성과 실용적인 측면에서 요구되었고, 압축 처리된 폐 스티로폼을 파쇄하여 개개의 폐 스티로폼 입자로 분리한 후 이 입자를 재생 EPS 비드로 제조하는 폐 스티로폼 재생 방법이 알려져 있다. 폐 스티로폼 입자를 재생 EPS 입자로 제조하기 위해서는 일정한 체적으로 압축 처리된 폐 스티로폼으로부터 개개의 폐 스티로폼 입자로 분리해야 하는 복잡한 공정이 필요하다. 사용 후 폐 스티로폼으로부터 다시 사용 가능한 재생 원료로 가공하고 이것을 사용 가능하게 하기 위해서는 비용의 경제성(costs), 생산 가공성, 메트리얼 특성(material) 등의 몇 가지 조건이 충족되어야 한다. 대한민국 공개특허 10-2003-0070297호대한민국 등록특허 10-02644531호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 본 발명의 목적은 폐 스티로폼을 사용 가능한 스티로폼으로 재생하는데 있어서 스티로폼의 재료인 폴리스티렌의 화학적 변화가 없는 기계적인 재생을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 사용 가능한 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 효과적으로 얻는데 적합한 기계적 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 얻고 그 잉고우트 펠릿을 운반과 취급에 적절한 펠릿으로 형상화하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 폐 스티로폼 원료로부터 다시 사용 가능한 재생 원료로 가공하고 이것을 사용 가능하게 하기 위해서 요구되는 비용의 경제성(costs), 생산 가공성, 메트리얼 특성(material)을 충족하는 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 얻는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐 스티로폼을 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생방법은, 사용 후 폐 스티로폼을 수거하고 그 수거된 폐 스티로폼을 감융기를 통해 용융시켜 폐 스티로폼을 사용 가능하도록 재생하는 방법에 있어서, 사용 후 폐 스티로폼을 수거하고 수거된 폐 스티로폼을 세척 건조하는 공정; 상기 세척 공정을 통해 클리어링 건조된 폐 스티로폼을 파쇄기를 이용하여 조각 입자상으로 파쇄하는 파쇄 공정; 상기 공정을 통해 조각 입자상으로 파쇄된
폐 스티로폼 파쇄 입자를 감융기에 넣어 용융시키고 이로부터 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨(volume)을 감소시켜 폴리스티렌 수지를 얻는 감융 공정; 상기 감융 공정을 거쳐 용융된 폐 스티로폼을 성형기로 보내고 그 성형기를 통해 단면이 장방형으로 길게 뻗는 막대 형상의 폴리스티렌 잉고우트 케이크(Ingot Cake)로 연속적으로 압출 성형하는 전처리 공정; 상기 압출 성형 전처리 공정을 통해 연속적으로 압출되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 잉코우트 펠릿(pellet)으로 재처리하는 공정; 및 상기 재처리 공정을 통해 성형된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 부피(Bulk) 포장하는 공정;을 더 포함한다. 폴리스티렌 잉고우트를 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재처리하는 공정에서는, 길이 방향으로 연속적으로 막대형으로 성형되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 회전하는 축을 중심으로 감아 돌려 권선형 롤 타입으로 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 펠릿으로 처리한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 다른 특징은, 사용 후 폐 스티로폼을 수거하고 그 수거된 폐 스티로폼을 감융기를 통해 용융시켜 폐 스티로폼을 사용 가능하도록 재생하는 방법에 있어서, 사용 후 폐 스티로폼을 수거하고 수거된 폐 스티로폼을 세척 건조하는 공정; 상기 세척 공정을 통해 클리어링 건조된 폐 스티로폼을 파쇄기를 이용하여 조각 입자상으로 파쇄하는 파쇄 공정; 상기 공정을 통해 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 감융기에 넣어 용융시키고 폴리스티렌 폴리머 92~98중량%, 발포제 1~7중량%, 기타 첨가제로서 산화방지제 1중량%를 혼합하여 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시킨 발포성 폴리스티렌 수지를 얻는 감융 공정; 상기 감융 공정을 거쳐 용융된 발포성 폴리스티렌 수지를 성형기로 보내고 그 성형기를 통해 단면이 장방형으로 길게 뻗는 막대 형상의 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크로 연속적으로 압출 성형하는 전처리 공정; 및 상기 압출 성형 전처리 공정을 통해 연속적으로 압출되는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 발포성 폴리스티렌 잉코우트 펠릿으로 재처리하는 공정; 및 상기 재처리 공정을 통해 성형된 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 부피(Bulk) 포장하는 공정;을 더 포함하는 폐 스티로폼을 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 방법이다. 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재처리하는 공정에서는, 길이 방향으로 연속적으로 막대형으로 성형되는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 회전하는 축을 중심으로 감아 돌려 권선형 롤 타입으로 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 처리한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 또 다른 특징은, 폐 스티로폼을 폴리스티렌 수지로 용융시켜 사용 가능하도록 재생하는 장치에 있어서, 사용 후 폐 스티로폼을 회수기를 통해 회수하고 회수된 폐 스티로폼을 세척하고 건조하여 파쇄기로 이송하는 세척건조기; 상기 파쇄기를 통해 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 용융시켜 용융된 폴리스티렌 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시켜 폴리스티렌 수지로 만드는 감융기; 상기 감융기를 통해 용융된 폴리스티렌 수지를 길이를 갖는 장방형 막대 형상으로 연속적으로 압출 성형하는 성형틀, 그 성형틀을 통해 폴리스티렌 잉고우트 케이크로 연속적으로 압출 성형하는 압출성형기; 상기 압출성형기를 통해 연속적으로 압출되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 폴리스티렌 잉코우트 펠릿으로 재처리하는 펠릿화 디바이스;를 포함하는 폐 스티로폼을 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 장치이다. 본 발명의 또 다른 특징은, 폐 스티로폼을 폴리스티렌 수지로 용융시켜 사용 가능하도록 재생하는 장치에 있어서, 사용 후 폐 스티로폼을 회수기를 통해 회수하고 회수된 폐 스티로폼을 세척하고 건조하여 파쇄기로 이송하는 세척건조기; 상기 파쇄기를 통해 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 용융시켜 용융된 폴리스티렌 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시켜 폴리스티렌 수지로 만드는 감융기; 상기 감융기 내부에 발포제와 첨가제를 투입하여 폴리스티렌 수지의 화학적 반응을 유도하여 발포성 폴리스티렌 수지로 성분 변화를 유도하는 투입기; 상기 감융기에서 용융된 폴리스티렌 수지가 발포제와 첨가제의 투입으로 발포성 폴리스티렌 수지로 물성이 변화되고 그 변화된 발포성 폴리스티렌 수지를 연속적으로 길이를 갖는 장방형 막대 형상으로 압출 성형하는 성형틀, 그 성형틀을 통해 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크로 연속적으로 압출 성형하는 압출성형기; 상기 압출성형기를 통해 연속적으로 압출되는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 발포성 폴리스티렌 잉코우트 펠릿으로 재처리하는 펠릿화 디바이스;를 포함하는 폐 스티로폼을 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 장치이다. 펠릿화 디바이스는, 압출성형기의 성형틀을 통해 연속적으로 압출 성형 되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 감아돌려 권선하기 위한 부분; 권선 하기 위한 부분에 포함되고 폴리스티렌 잉고우트 케이크 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 규칙적으로 감아 돌려 권선 하는 감는 기준축; 및 그리고, 권선 하기 위한 부분을 따라 위아래로 움직이면서 폴리스티렌 잉고우트 케이크 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크를 눌러주는 프레스기구;를 포함한다. 그리고, 펠릿화 디바이스를 통해 성형된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 부피(Bulk) 포장 단위로 포장하는 포장기를 포함한다. 본 발명의 또 다른 특징은, 폐 스티로폼을 용융시켜 성형된 폴리스트렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 플리스티렌 잉고우트 펠릿이 중심을 기준으로 원주상으로 연속적으로 감겨져 부피 단위로 제조되어 제품화된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 특징으로 한다. 본 발명은 폐 스티로폼을 사용 가능한 스티로폼으로 재생하는데 있어서 스티로폼의 재료인 폴리스틸렌의 화학적 변화가 없는 기계적인 재생이 가능한 효과가 있다. 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 사용 가능한 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 페릿을 재생한다. 비교적 간단한 기계장치를 통해 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 효과적으로 얻는다. 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 얻고 그 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿이 운반과 취급에 적절한 규격화된 펠릿으로 형상화한다. 폐 스티로폼 원료로부터 다시 사용 가능한 재생 원료로 가공하고 이것을 사용 가능하게 하기 위해서 요구되는 비용의 경제성(costs), 생산 가공성, 메트리얼 특성(material) 등을 충족하는 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 얻는다. 도 1의 본 발명의 실시 예에 따른 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 제조 공정도. 이하, 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1의 본 발명의 실시 예에 따른 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 제조 공정도 이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 폴리스티렌 잉고우트 펠린 제조 공정도 이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 폴리스티렌 잉고우트 펠렛 제조 장치를 설명하기 위한 구성 블럭도 이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 잉고우트 펠릿화 디바이스의 도식도 이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 잉고우트 펠릿화 디바이스의 평면 도식도 이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 잉고우트 펠릿의 대표적 형상으로서 (a)는 사각 단면 펠릿, (b)는 원형 단면 펠릿이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 잉고우트 펠릿의 형상의 조직에 관한 비교 도식도로서, (a)는 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, (b)는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 잉고우트 펠릿의 포장 그리고 그 사용에 관한 도식도 이다. 폐 스티로폼을 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 방법 중 하나의 방법은, 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 표면을 갖으며 구체적 형상을 갖는 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)을 제조하는 것이다. <제1 방법> 폐 스티로폼 수거 및 선별 공정(100) 사용 후 폐 스티로폼을 수거하고 수거된 폐 스티로폼을 선별하는 공정이다. 세척과 건조 등의 공정이 선택적으로 추가될 수 있다. 폐 스티로폼 파쇄 공정(110) 수거 및 선별 공정(100)을 통해 클리어링 건조된 폐 스티로폼을 파쇄기를 이용하여 조각 입자상으로 파쇄하는 파쇄 공정이다. 파쇄보다 상대적으로 미세한 입자 형상 가공으로서 분쇄 공정으로 치환되거나 선택되거나 파쇄 분쇄를 교번 교차적으로 실행할 수 있다. 폴리스티렌 수지를 얻는 감융 공정(120) 스티로폼을 폴리스트렌 수지로 감융기를 통해 용융시키는 일련의 방법은 상업적으로 이용되는 방법으로 선택될 수 있다. 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 감융기에 넣어 용융시키고 이로부터 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시켜 폴리스티렌 수지를 얻는다. 폴리스티렌 수지 전처리 공정(130)-폴리스티렌 잉고우트 케이크화 감융 공정(120)을 거쳐 용융된 폴리스티렌 수지를 성형기로 보내고 그 성형기를 통해 단면이 장방형으로 길게 뻗는 막대 형상의 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)로 연속적으로 압출 성형하는 전처리 공정이다. 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)는 원형 단면, 사각 단면, 삼각 단면 등으로 자유롭게 성형될 수 있다(도 4 내지 도 6 참조). 폴리스티렌 잉고우트 케이크의 재처리 공정(140)-폴리스티렌 잉고우트 펠릿화 압출 성형 전처리 공정(130)을 통해 연속적으로 압출되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)를 폴리스티렌 잉코우트 펠릿(370)으로 재처리하는 공정이다. 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)의 결정 구조는 발포제가 혼합되지 않는 상태의 결정구조이다(도 7의 (a) 참조). 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)은 폐 스티로폼을 융해하여 얻어진 폴리스티렌 수지가 응집되어 만들어지는 결정이고 비교적 밀도가 낮아 연성을 갖지만 발포제를 혼합한 발포성 스티로폼에 비해 비교적 밀도가 높다. 밀도가 낮아 휘거나 구부림이 자유롭다. 폴리스티렌 잉고우트 펠렛(370)은 점착성 및 성형성, 내수성이 우수하고 단열성 및 난연성이 양호하여 감융 공정(120)을 통해 열 분해를 거쳤으므로 무자극성이며 환경 호르몬 방출이 적다. 그리고 물성적으로 저온과 고온에서 우수한 성형성을 나타내어 제품화를 위한 취급과 제품화를 위한 가공성이 양호하다. Bulk 포장 공정(150) 재처리 공정(140)을 통해 성형된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)은 부피(Bulk) 단위로 성형 되므로 규격화된 포장이 가능하다. 그리고, 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)를 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)으로 재처리하는 공정(140)에서는 도 4 및 도 5와 같이, 길이 방향으로 연속적으로 막대형으로 성형되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)를 회전하는 축을 중심으로 감아 돌려 권선형 롤 타입으로 규격화 된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)으로 성형된다. 이렇게 제조된 폴리스티렌 잉고우트 페릿(370)은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 규격화된 단위 포장 상태로 유통 가능하고, 사용에서는 사각 액자(400)를 만드는 소재로 이용한다고 가정할 때, 도면과 같이 적당한 길이로 전단 하여 액자 프레임(410)으로 가공처리하여 간단히 제품 소재로 사용될 수 있다. 예를 들면, 건축 부자재, 스페이스 바, 욕실용 및 액자용 프레임, 옷걸이 용도 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 폐 스티로폼을 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 방법의 또 다른 방법은, 도 2 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 표면을 갖으며 구체적 형상을 갖는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)을 제조하는 것이다. <제2 방법> 폐 스티로폼 수거 및 선별 공정(200) 사용 후 폐 스티로폼을 수거하고 수거된 폐 스티로폼을 선별하는 공정이다. 세척과 건조 등의 공정이 선택적으로 추가될 수 있다. 폐 스티로폼 파쇄 공정(210) 수거 및 선별 공정(200)을 통해 클리어링 건조된 폐 스티로폼을 파쇄기를 이용하여 조각 입자상으로 파쇄하는 파쇄 공정이다. 파쇄보다 상대적으로 미세한 입자 형상 가공으로서 분쇄 공정으로 치환되거나 선택되거나 파쇄 분쇄를 교번 교차적으로 실행할 수 있다. 폴리스티렌 수지를 얻는 감융 공정(220) 스티로폼을 폴리스트렌 수지로 감융기를 통해 용융시키는 일련의 방법은 상업적으로 이용되는 방법으로 선택될 수 있다. 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 감융기에 넣어 용융시키고 이로부터 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시켜 먼저 폴리스티렌 수지를 얻는다. 그리고, 그 과정에서 폴리스티렌 폴리머 92~98중량%, 발포제 1~7중량%, 기타 첨가제로서 산화방지제 1중량%를 혼합하여 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시킨 발포성 폴리스티렌 수지를 얻는 다. 발포제는 미량의 GAS로서 펜탄, 부탄, 프로판 등이 대표적이고 기타 첨가제로서 투입하는 산화방지제는 산화의 억제, 성형성을 유지를 위해 투입된다. 폴리스티렌 수지 전처리 공정(230)-폴리스티렌 잉고우트 케이크화 (EPS) 감융 공정(220)을 거쳐 용융된 발포성 폴리스티렌 수지를 성형기로 보내고 그 성형기를 통해 단면이 장방형으로 길게 뻗는 막대 형상의 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)로 연속적으로 압출 성형하는 전처리 공정이다. 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)는 원형 단면, 사각 단면, 삼각 단면 등으로 자유롭게 성형될 수 있다(도 4 내지 도 6 참조). 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(EPS)의 재처리 공정(240)-발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿화 압출 성형 전처리 공정(230)을 통해 연속적으로 압출되는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 발포성 폴리스티렌 잉코우트 펠릿(371)으로 재처리하는 공정이다. 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)의 결정 구조는 발포제가 혼합된 상태의 결정구조이다(도 7의 (b) 참조). 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)은 폐 스티로폼을 융해하여 얻어진 폴리스티렌 수지에 발포제를 투입, 응집되어 만들어진 결정이고, 비교적 밀도가 낮아 연성을 갖는다. 발포제를 혼합하지 않은 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370)에 비해 밀도가 낮다. 밀도가 낮아 휘거나 구부림이 자유롭고 무게도 가볍다. 사용되는 발포제는 미량의 GAS로서 펜탄, 부탄 등이 대표적이고 기타 첨가제로서 투입하는 산화방지제는 산화의억제, 성형성을 개선한다. 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠렛(371)은 점착성 및 성형성, 내수성이 우수하고 단열성 및 난연성이 양호하여 감융 공정(220)을 통해 열 분해를 거쳤으므로 무자극성이고 환경 호르몬 용출이 적다. 그리고 물성적으로 저온과 고온에서 우수한 성형성을 나타내어 제품화를 위한 취급과 제품화를 위한 가공성이 양호하다. Bulk 포장 공정(250) 재처리 공정(240)을 통해 성형된 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)은 부피(Bulk) 단위로 성형 되므로 규격화된 포장이 가능하다. 그리고, 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)으로 재처리하는 공정(240)에서는 도 4 및 도 5와 같이, 길이 방향으로 연속적으로 막대형으로 성형되는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 회전하는 축을 중심으로 감아 돌려 권선형 롤 타입으로 규격화 된 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)으로 성형 된다. 이렇게 제조된 발포성 폴리스티렌 잉고우트 페릿(371)은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 규격화된 단위 포장 상태로 유통 가능하고, 사용에서는 사각 액자(400)를 만드는 소재로 이용한다고 가정할 때, 도면과 같이 적당한 길이로 전단 하여 액자 프레임(410)으로 가공처리하여 간단히 제품 소재로 사용될 수 있다. 예를 들면, 건축 부자재, 스페이스 바, 욕실용 및 액자용 프레임, 옷걸이 용도 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 폐 스티로폼을 폴리스티렌 수지로 용융시켜 사용 가능하도록 재생하는 장치는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 사용 후 폐 스티로폼을 회수기(300)를 통해 회수하고 회수된 폐 스티로폼을 파쇄기(310)로 이송하는 세척건조기(330)로 구성된다. 그리고, 파쇄기(310)를 통해 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 용융시켜 용융된 폴리스티렌 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시켜 폴리스티렌 수지로 만드는 감융기(320)가 구성된다. 그리고, 감융기(320)를 통해 용융된 폴리스티렌 수지를 길이를 갖는 장방형 막대 형상으로 연속적으로 압출 성형하는 성형틀(341), 그 성형틀(341)을 통해 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)로 연속적으로 압출 성형하는 압출성형기(340)가 구성된다. 그리고, 압출성형기를 통해 연속적으로 압출되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350)를 폴리스티렌 잉코우트 펠릿(370)으로 재처리하는 펠릿화 디바이스(360)를 포함하는 구성이다. 폐 스티로폼을 폴리스티렌 수지로 용융시켜 사용 가능하도록 재생하는 또 다른 장치는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 사용 후 폐 스티로폼을 회수기(300)를 통해 회수하고 회수된 폐 스티로폼을 파쇄기(310)로 이송하는 세척건조기(330)로 구성된다. 그리고, 파쇄기(310)를 통해 조각 입자상으로 파쇄된 폐 스티로폼 파쇄 입자를 용융시켜 용융된 폴리스티렌 폐 스티로폼 입자들간 체인 상의 공극을 없애 전체적으로 폐 스티로폼의 볼륨을 감소시켜 폴리스티렌 수지로 만드는 감융기(320)로 구성된다. 그리고, 감융기(320) 내부에 발포제와 첨가제를 투입하여 폴리스티렌 수지를 발포성 폴리스티렌 수지로 변화되도록 유도하는 투입기(390)가 구성된다. 그리고, 감융기(320)에서 용융된 폴리스티렌 수지가 발포제와 첨가제의 투입으로 발포성 폴리스티렌 수지로 물성이 변화되고 그 변화된 발포성 폴리스티렌 수지를 연속적으로 길이를 갖는 장방형 막대 형상으로 압출 성형하는 성형틀(341), 그 성형틀(341)을 통해 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)로 연속적으로 압출 성형하는 압출성형기(340)로 구성된다. 그리고, 압출성형기(340)를 통해 연속적으로 압출되는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 발포성 폴리스티렌 잉코우트 펠릿(371)으로 재처리하는 펠릿화 디바이스(360)를 포함하는 구성으로 된다. 폐 스티로폼을 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿으로 재생하는 폐 스티로폼 재생 장치들에 포함되는 펠릿화 디바이스(360)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 압출성형기(340)의 성형틀(341)을 통해 연속적으로 압출 성형 되는 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350) 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 감아돌려 권선하기 위한 부분(361)이 있다. 그리고, 권선 하기 위한 부분(361)에 포함되고 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350) 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 규칙적으로 감아 돌려 권선 하는 감는 기준축(362)을 갖는다. 그리고, 권선 하기 위한 부분(361)을 따라 위아래로 움직이면서 폴리스티렌 잉고우트 케이크(350) 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 케이크(351)를 눌러주는 프레스기구(363)를 포함한다. 프레스기구(363)는 유압 실린더 등과 같은 승강기구(364)에 의해 가동될 수 있다. 또한, 폐 스티로폼을 폴리스티렌 수지로 용융시켜 사용 가능하도록 재생하는 장치들은, 펠릿화 디바이스(360)를 통해 성형된 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370) 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)을 부피(Bulk) 포장 단위로 포장하는 포장기(380)를 포함할 수 있다. 이와 같은 재생 방법 그리고 장치를 통해 생산되어 규격화된 단위 포장 상태의 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370), 그리고 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)의 형상은 도 6의 부분 단면도로 나타낸 바와 같이 폐 스티로폼을 용융시켜 성형된 폴리스트렌 잉고우트 펠릿(370), 또는 발포성 플리스티렌 잉고우트 펠릿(371)은 중심을 기준으로 원주상으로 연속적으로 감겨져 부피 단위로 성형된 성형체로 최종적으로 수득 된다. 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(EPS)의 밀도에 따른 기본 물성
※ 주성분 : Styrene Monomer(SM), Poly Styrene, 기타 발포제 표 1의 EPR 1 내지 EPR 4 종류로 구분된 EPR의 물성은, 단위 밀도가 높을수록 열전도율은 낮고, 굽힘강도, 압축강도는 높다. 밀도가 낮을수록 낮은 열전도율은 높고, 굽힘강도, 압축강도가 낮은 것으로 확인되었다. EPR의 성형 밀도를 적절히 조절하는 것으로부터 상품성이 있는 원하는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠렛을 생산하는 것이 가능하다. 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(370), 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(371)은 간단한 열처리 또는 밀도 조절을 통해 원하는 재생 제품으로 유통될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 규격화된 단위 포장 상태로 유통 가능하고, 사용에서는 사각 액자(400)를 만드는 소재로 이용하는 경우로 가정할 때, 도면과 같이 적당한 길이로 전단 하여 액자 프레임(410)으로 가공처리하여 간단히 제품 소재로 사용될 수 있다. 건축 부자재, 스페이스 바, 욕실용 및 액자용 프레임, 옷걸이 용도 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 본 발명을 통해 수득되는 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿(EPS)은 저온, 상온에서 취급이 용이하고, 가볍고 열처리에 따라 안정된 강도를 얻을 수 있으며, 연속 제조 공정상 토출 끊어짐 또는 막힘이 없으며 비교적 저융점인 100~150℃ 열원 내에서 수집된 폐 스티로폼의 융점에 도달하여 간단히 폴리스티렌 수지를 얻고 필요에 따라 발포제를 투입하여 원하는 물성의 잉고우트 펠릿을 연속적으로 생산할 수 있다. 폐 스티로폼 원료로부터 다시 사용 가능한 재생 원료로 가공하고 이것을 사용 가능하게 하기 위해서 요구되는 비용의 경제성(costs), 생산 가공성, 메트리얼 특성(material)을 충족하는 잉고우트 펠릿를 얻는다. 폐 스티로폼을 사용 가능한 스티로폼으로 재생하는데 있어서 스티로폼의 재료인 폴리스티렌의 화학적 변화가 없는 기계적인 재생이 가능하다. 비교적 간단한 기계적 장치를 통해 회수된 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿, 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 효과적으로 얻는다. 폐 스티로폼 원료로부터 폴리스티렌 잉고우트 펠릿 또는 발포성 폴리스티렌 잉고우트 펠릿을 선별적으로 얻을 수 있고 물성과 관련 없이 공통적으로 운반과 취급에 적절한 잉고우트 펠릿으로 형상화된 규격 제품으로 유통시킬 수 있어 상품 접근성, 활용성이 크다. 이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다. 300:
회수기 Claims (9)
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Country Status (1)
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