KR100276750B1 - 섬유강화 플라스틱의 재활용장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성수지속에 섬유기재를 혼입시켜 기계적 강도를 향상시킨 섬유 강화 플라스틱(FRP : Fiber Reinforced Plastics)을 재활용 처리하는 섬유강화 플라스틱의 재활용 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 폐FRP가 담겨진 회전통을 회전시키며 히터로 회전통에 담겨진 폐FRP를 가열시키는 가열수단과, 가열수단에서 탄성과 견고함을 잃을 정도로 가열된 폐FRP를 분쇄칼날이 달린 분쇄롤러 사이를 통과시켜 분쇄시키는 분쇄수단과, 분쇄수단에서 분쇄된 FRP를 합성수지원료와 교반하여 제품원료를 배출시키는 교반수단과, 교반수단에서 배출된 원료로 제품을 성형시키는 성형수단으로 이루어진다.
이와 같은 본 발명은 폐FRP를 간단하게 미세분쇄시킴으로써 폐FRP의 재활용 처리가 가능하도록 한 것으로 폐기물로 처리되는 폐FRP를 재활용시켜 환경오염을 줄이는 한편 자원낭비를 줄이는 효과가 있는 것이다.
Description
본 발명은 합성수지속에 섬유기재를 혼입시켜 기계적 강도를 향상시킨 섬유 강화 플라스틱(FRP : Fiber Reinforced Plastics)을 재활용 처리하는 섬유강화 플라스틱의 재활용 장치에 관한 것이다.
섬유강화 플라스틱(FRP)은 가볍고 강도가 강해 소형선박에서부터 욕조에 이르기까지 일반생활에 폭넓게 사용되고 있으나 그 활용도 만큼 용도 폐기되는 FRP의 처리에 따른 문제점이 속출하고 있다.
폐기되는 FRP의 처리방법은 매립이나 소각시키는 방법이 있으나 매립시는 부폐 및 썩지 않고 FRP에 포함된 섬유기재에 의한 2차 오염이 발생되며, 소각시는 유독성 가스가 발생하는 문제점이 있다.
따라서 상기 폐기처리의 문제점으로 폐FRP를 재활용 시키고자 하는 연구가 개발진행되고 있으나 폐FRP를 재활용시키고자 하는 가장 큰 걸림돌은 폐FRP를 분쇄시키기가 어렵다는 것이다.
즉 폐FRP를 미세하게 분쇄시킬 경우 이를 이용한 재활용이 용이하나 폐FRP는 탄성을 갖고 있어 분쇄기에 넣을때 잘 분쇄되지 않고 튕겨져 버리고, 또한 유리섬유를 포함하고 있어 분쇄날이 쉽게 마모되므로 폐FRP 분쇄가 어렵고 이에 따라 재활용율도 낮은 실정이다.
본 발명은 폐FRP를 재활용시키기 위한 장치에 관한 것으로 450℃ 정도에서 발화되는 폐FRP를 280-330℃ 정도로 가열하여 탄성을 잃을 정도의 부드러운 상태가 되게 하고, 가열된 폐FRP를 분쇄기로 투입하여 분쇄칼날로 미세하게 분쇄시킨 후 분쇄된 폐FRP를 합성수지원료와 교반시켜 새로운 제품을 사출 성형시키는 것이다.
즉 폐FRP를 그대로 분쇄시킬 경우 폐FRP의 견고함과 탄성에 의해 분쇄가 되지 않고 튕겨져 버리게 되는 문제점을 본 발명에서는 폐FRP의 발화온도 이전인 280-330℃ 정도로 가열하여 탄성과 강성(견고함)을 잃고 부드러운 상태가 되게 한 후 열에 의해 부드러워진 폐FRP를 분쇄기에 투입시켜 분쇄기에서 쉽게 폐FRP의 분쇄작업이 이루어지도록 하므로써 해결한다.
이러한 본 발명은 폐FRP가 담겨지는 회전통을 회전시키며 회전통 외측에 설치된 히터로 회전통에 담겨진 폐FRP를 287∼330℃ 정도로 가열시키는 가열기와,
상기 가열기에서 탄성과 견고함을 잃을 정도로 가열된 폐FRP를 분쇄칼날이 달린 분쇄롤러 사이를 통과시켜 분쇄시키는 분쇄기와,
상기 분쇄기에서 분쇄된 FRP를 합성수지원료와 교반하여 제품원료로 배출시키는 교반기와,
상기 교반기에서 배출된 원료로 재활용 제품을 성형시키는 수지성형기를 구비하므로써 이루어진다.
제1도는 본 발명의 장치 구성도를 나타낸 평면도.
제2도는 본 발명의 장치 구성도를 나타낸 정면도.
제3도는 본 발명의 가열기 측면도.
제4도는 본 발명의 가열기 정면도.
제5도는 본 발명의 가열기 내부도.
제6도는 본 발명의 분쇄기의 분쇄칼날 측면도.
제7도는 본 발명의 분쇄기의 분쇄칼날 평면도.
제8도는 본 발명에 의해 재활용된 제품 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가열기 11 : 회전통
14 : 고정판 15 : 모터
16 : 감속기 17 : 회전롤러
18 : 지지롤러 19 : 단열커버
20 : 히터 21 : 히터고정판
22 : 유압실린더 23 : 받침봉
25,27,35 : 이송콘베이어 30 : 분쇄기
31 : 분쇄롤러 33 : 분쇄칼날
40 : 교반기 41 : 수지저장통
50 : 수지성형기
제1도와 제2도의 장치 구성도에 따르면 폐FRP를 가열하는 가열기(10)는 횡방향으로 배치되고 폐FRP의 처리용량에 따라 가열기(10)의 설치갯수는 증감된다.
가열기(10)에서 가열이 끝난 폐FRP는 이송콘베이어(25) 상부로 배출되고 이송콘베이어(25)를 타고 배출된 폐FRP는 호퍼(26)에 모아진 후 다시 이송콘베이어(27)를 타고 분쇄기(30)로 투입되게 구성된다.
이송콘베이어(25)(27)는 가열기(10)에서 분쇄기(30)로 폐FRP를 이송시키기 위한 이송수단으로써 이송콘베이어(25)(27)를 사용치 않고 다른 이송수단을 사용하더라도 이는 본 발명에서 정의하는 이송수단의 범주를 벗어나진 못한다.
분쇄기(30)는 가열기(10)에서 가열된 폐FRP를 분쇄시키는 것으로 폐FRP의 특성상 탄성과 강성을 잃을 정도인 280-330℃ 정도로 폐FRP를 가열시켜 부드럽게 한 상태에서 분쇄시킴으로써 분쇄가 용이하게 이루어진다.
분쇄기(30)에서 분쇄된 FRP는 이송콘베이어(35)를 타고 교반기(40)로 투입되고 교반기(40)에서는 수지저장통(41)에 담겨진 합성수지원료와 교반시키게 된다.
이때 교반기(40)에서 FRP분말과 합성수지원료의 혼합비율은 최종 성형제품에 따라 달리하여 혼합시키게 되며 상기 교반기(40)에서 교반된 원료는 필요에 따라 수지성형기(50)로 이송되어 최종 재활용 제품을 성형시키게 구성된다.
제3도 내지 제5도에 의거 가열기를 살펴본다.
가열기(10)는 고정판(14) 상부에 회전통(11)이 회전되게 설치되고 고정판(14) 하부는 일측에 유압실린더(22)를 힌지고정시키고 타측에 받침봉(23)을 힌지고정시키며 고정판(14)에는 모터(15)와 감속기(16)를 설치 고정한다.
감속기(16)의 회전동력은 고정판(14) 상부에 고정시킨 회전롤러(17)에 전달되고 회전롤러(17) 상부에는 회전통(11)을 올려놓되 회전통(11)의 타측은 지지롤러(18)로 지지되게 설치한다.
회전통(11)은 철망을 이용하여 제작하고 회전통(11)의 전후측은 각각 폐FRP 투입구(12)와 배출구(13)를 형성시키며 회전통(11)외측에는 단열커버(19)를 씌워준다.
회전통(11)의 양측에는 히터(20)를 설치하되 상기 히터(20)는 히터고정판(21)에 고정되게 설치하고 히터(20)와 회전통(11)사이는 일정간격을 유지시킨다.
이러한 가열기(10)는 모터(15)를 구동시키면 모터(15) 회전력이 감속기(16)에서 감속된 후 회전롤러(17)에 전달되어 회전통(11)을 회전시키게 되고 히터(20)에 전원을 공급하면 히터(20)가 가열되어 회전통(11)쪽으로 열을 전달하게 된다.
폐FRP는 회전통(11)의 투입구(12)를 열고 투입하게 되고 폐FRP가 투입된 회전통(11)은 회전하면서 히터(20)의 열이 폐FRP에 골고루 전달되게 한다.
이때 회전통(11)은 철망으로 제작하여 히터(20)의 열이 회전통(11) 내부의 폐FRP로 빠르고 많이 전달되게 한다.
이상태로 시간이 경과되면 회전통(11) 내부의 폐FRP는 히터(20)열에 의해 발화되기 이전 온도인 280-330℃ 정도로 가열되어 폐FRP가 타지 않고 말랑말랑해지면 고정판(24)하부의 유압실린더(22)를 작동시켜 고정판(24) 전면을 들어올림으로써 회전하는 상태에서 회전통(11)이 기울어져 회전통(11) 내부에 차있던 말랑말랑해진 폐FRP는 배출구(13)를 통하여 이송콘베이어(25) 상부로 배출되어진다.
즉 가열기(10)는 회전통(11)에 폐FRP를 넣고 회전롤러(17)로 서서히 회전시키며 히터(20)열을 이용하여 280-330℃ 정도의 말랑말랑해진 상태 즉 탄성과 견고함을 잃은 상태로 가열시킨 후 고정판(14)을 유압실린더(22)로 들어올려 회전통(11)에 담긴 FRP를 배출시키게 된다.
가열기(10)에서 배출된 폐FRP(발화온도인 450℃가 되기 이전의 280∼330℃ 정도로 가열된 상태)는 이송콘베이어(25)(27)를 타고 분쇄기(30)로 투입되어 분쇄기(30)에서 미세하게 분쇄된다.
분쇄기(30)는 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이 다수의 분쇄 칼날(33)이 부착된 분쇄롤러(31)로 이루어지며 폐FRP는 분쇄롤러(31) 사이를 통과하면서 분쇄칼날(33)에 의해 찢겨지며 분쇄되게 된다.
여기서 다수의 분쇄칼날(33) 배열에 의한 분쇄기(31)는 공지된 장치이나 본 발명에서 분쇄칼날(33)의 배열을 나선형태로 배치하여 분쇄칼날(33)이 순차적으로 맞닿게 하므로써 분쇄하중을 줄이도록 하며 분쇄롤러(31)의 회전속도를 서로 다르게 하여 분쇄효율을 높힌다.
폐FRP는 직접 분쇄기(30)에 투입시킬 경우 견고하고 또한 탄성을 갖고 있어 분쇄되기가 어렵고 튕겨져 버리게 되므로 본 발명에서는 폐FRP를 280∼330℃로 가온시켜 탄성과 견고함을 잃게한 상태에서 분쇄기(30)에 투입시킴으로써 쉽게 분쇄될 수 있도록 한다.
폐FRP를 가온시켜 분쇄할 경우 쉽게 분쇄작업이 진행되므로 분쇄칼날(33)의 마모가 적고 분쇄속도가 빨라지게 된다.
분쇄기(30)에서 분쇄된 미세한 FRP는 이송콘베이어(35)를 타고 교반기(40)로 투입되고, 또한 교반기(40)에는 수지저장통(41)에 저장된 합성수지 원료를 투입시켜 교반기(40)에서 폐FRP와 합성수지 원료가 교반되게 된다.
이때 합성수지 원료와 폐FRP의 혼합비율에 따라 재활용 제품의 품질이 결정된다.
교반기(40)에서 교반된 원료는 필요에 따라 벨트콘베이어 또는 이송스크류 등의 이송수단에 의해 수지성형기(50)로 투입되게 되고 사출 또는 압출기 등으로 이루어지는 수지성형기(50)에서는 재활용 원료를 이용하여 제8도에 도시된 바와 같이 경계석(51) 또는 보도블록(52) 등을 성형시키게 된다.
폐FRP로 재활용된 경계석(51) 또는 보도블록(52)은 FRP 특유의 탄성과 견고함을 갖추고 있어 타제품에 의해 수명이 길어지는 효과가 있다.
본 발명은 폐FRP를 간단하게 미세분쇄시킴으로써 폐FRP의 재활용처리가 가능하도록 한 것으로 폐기물로 처리되는 폐FRP를 재활용시켜 환경오염을 줄이는 한편 자원낭비를 줄이는 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 폐FRP가 담겨진 회전통(11)을 회전시키면서 측면의 히터고정판(21)에 고정된 히터(20)열로 폐FRP를 탄성과 강성을 잃고 부드러워지게 280∼330℃ 정도로 가열시키는 가열기(10)와, 가열기(10)에서 가열된 폐FRP를 이송수단으로 전송받아 분쇄칼날(33)이 나선형으로 맞물리며 회전속도가 서로 다르게 설치된 분쇄롤러(31)에 투입시켜 분쇄시키는 분쇄기(30)와, 분쇄기(30)에서 잘게 분쇄된 폐FRP를 수지저장통(41)에 담긴 합성수지와 혼합교반시키는 교반기(40)와, 교반기(40)에서 혼합된 원료로 재활용제품을 성형시키는 수지 성형기(50)로 구성된 섬유강화 플라스틱의 재활용장치.
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