KR100418298B1 - 플라스틱을함유하는벌크제품의열처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱을 유체 혼합물 중에서 완화 또는 연화시키기 위해, 필요한 경우 플라스틱의 온도를 조절하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 당해 장치는 열 에너지를 공급하는 열 방사선 원이 장착된 스크루 컨베이어의 형태이다.

Description

플라스틱을 함유하는 벌크 제품의 열처리 장치{Devices for the Heat Treatment of Bulk Articles Containing Plastics}

본 발명은 플라스틱을 함유하는 벌크 제품의 열처리 장치에 관한 것이다. 이러한 종류의 장치를 사용함으로써 연신된 열가소성 물질을 함유하는 벌크 제품은 처리하는 동안 열가소성 물질이 이완처리(열에 의한 재생, 수축) 영역을 통과하도록 열처리할 수 있다. 연신된 열가소성 물질의 이완처리는, 예를 들어 벌크중량의 증대 또는 경화와 같이 연신된 열가소성 물질의 재활용 평가시 유리하게 이용될 수 있다.

이 외에도, 당해 장치를 사용하여 혼합물중 특정 부류의 열가소성 물질을 선택적으로 연화시켜야 하고 연속적으로 혼합물을 연화 및 가온상태에서 후속 장치에 운반시켜야 하는, 각종 플라스틱을 함유하는 혼합물을 열처리할 수 있다.

WO 제93/14915 A2호 및 DE 제42 20 665 C2호로부터 재활용 목적을 위해 연신된 열가소성 물질을 이완처리시켜 유체 혼합물 내부에서 특정 부류의 열가소성 물질에 상응하게 선택적으로 이완처리시킴으로써, 목적하는 선택적인 물리적 특성의 변화를 유발시켜 연속적인 자동 분류를 가능하게 하는 방법이 공지되어 있다. WO 제94/00241 A1호 및 WO 제93/17852 A1호로부터 각종 플라스틱을 함유하는 유체 혼합물에서 특정 부류의 열가소성 물질을 선택적으로 연화시키고 야기되는 물리적 특성변화에 근거하여 연속적으로 추가의 공정단계에서 자동적으로 분류시키는 방법이 공지되어 있다.

GB 제1 313 203호로부터 미립자로서 사전에 잘게 절단한 PS-발포체를 진동운반에 의해 산발적으로 운송하는 장치가 공지되어 있다. 운반경로상에 적합한 적외선-열 방사기가 운반제품을 템퍼링하여, 이의 이완처리 영역에서 운반제품이 변형되고 동시에 수축된다. 진동-운반장치의 표면은 운반제품-입자의 용융 및 용융된 입자와 표면과의 접착 및 공정중단을 초래하는, IR-광선에 의한 표면의 과열을 방지하기 위해 냉각된다. 이러한 공정방식에 있어서 처리할 입자의 크기 이외에 공정시간은 운반표면으로부터 IR-광선 요소의 거리에 의해, 장착된 냉각기 성능에 의해 및 이로부터 야기되는 운반속도에 의해 결정된다. 당해 관계는 장착할 고성능의 냉각기에 의해 긴 처리경로 또는 불량한 열 이용을 초래한다. 특정 특성에 근거하여 공동 작용으로 진동 및 고유 진동수에 있어서 운반성능과 관련하여 현실화할 수 있는 설비의 구조크기가 제한된다. 추가의 단점은 이러한 공정방식에 있어서 처리할 입자가 운반표면상의 하부면에 잔류하고 당해 영역이 IR-광선에 의해 직접 조사되지 않은 채 방치된다는 것이다. 이는 부분적으로 불충분하게 이완처리된 입자를 유도하거나 공정의 연장을 초래한다.

US 제3 883 624호로부터 폴리스티롤-발포체가 입구측에서 분쇄된 후 금속제의 운반 벨트상으로 안내되고 열 처리되어, 발포체가 수축되고 부분적으로 한 층에서 함께 용융되고, 냉각 후 경화되고 연속적으로 가소화 가능한 입자로 잘게 분쇄되는 방법이 공지되어 있다. 폴리스티롤의 용융으로 인해, 당해 방법은 기타의 플라스틱을 함유하는 유체 혼합물 중에서 입자의 선택적인 열처리를 일으키기에는 적합하지 못하다. 실제의 재활용 실험시 도입되는 모든 이(異)물질은 당해 방법의 성과를 약화시킨다.

DE 제93 16 760 U1호에는 열처리를 위한 스크루 컨베이어를 사용하여 플라스틱을 함유하는 벌크제품을 템퍼링 영역을 거쳐 운반하는 원리가 공지되어 있다. 열은 대류에 의해 전달된다. 방사열에 의한 열 전달은 언급되지 않았다.

DE-OS 제19 06 278호 및 GB 제1 458 312호로부터는 열 방사원을 겸비한 스크루 컨베이어가 공지되어 있다. 두 경우 모두 방사원은 운반되는 스크루 컨베이어의 둘레 외부에 배치된다. 이는 한편으로는 스크루 컨베이어 부분의 불리한 방사선 조사를 유도하고, 다른 한편으로는 방사선 조사 제품에 대한 거리가 스크루 컨베이어의 반경 이상에 상응하여 열 전달의 효율이 제한된다.

기타의 기술 분야로부터 플라스틱 제품을 제조하기 위해 한 기구를 사용하여 플라스틱을 압출시키는 것이 공지되어 있다. 배출되는 과립은 성형기의 가소화 스크루 컨베이어에서 용융되고 균일화된다. 가소화 스크루 컨베이어에서의 용융은 고진동수의 광에 의해 수행된다(EP-A 제469 466호 및 EP-A 제595 189호). 이들 공개문헌은 연신된 열가소성 물질을 함유하는 벌크 제품의 종류별 분류 및 연속적인 분리 및 분류방법 및 장치에 대해서는 지적하지 않았다.

EP-A 제154 333호에는 2단계의 숙성 평가방법이 기술되어 있는데, 통상적인 스크루 컨베이어 운반기에 고진동수 방사선 조사를 결부시키는 것이다. 스크루 컨베이어 운반기에서는 열 교환이 단지 하부 대류만으로 이루어진다. 두 작동범위는 서로 엄격하게 분리되어 있다. 이 이외에 당해 방법에 의해 이물질이 숙성에 의해 미리 제거되기 때문에 이미 분류된 물질이 재생된다.

도 1은 스크루(2)의 스크루 회전축의 내부에 봉상 IR-방사기(6)가 배치된 형태의 단면도이다.

도 2는 있는 템퍼링 영역(25)이 동일한 스크루 중 입구 측에 소위 도입영역 및 계량영역(23 및 24)과 연결되어 있는 실시양태를 나타낸다.

본 발명의 목적은 기타의 플라스틱 종류와의 혼합물 중에 존재하는 열가소성 물질을 기계 기술상 연속조작으로 선택적으로 이완처리 및 선택적으로 연화시킬 수 있어서, 목적하는 신속한 플라스틱 분획의 템퍼링을 가능한 한 정밀하게 유지되는 온도범위에서 수행할 수 있는 것에 기초한다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 청구의 범위 제1항 및 제2항의 특징부에 의해 해결된다. 이에 따르면, 벌크해질 수 있는 유체 혼합물의 운송을 위해 열 방사선 원이 결부된 스크루 컨베이어를 사용하는 운반원리를 이용하며, 이때 열 방사선 원은 스크루 컨베이어의 중심 범위에 장착된다. 운반제품에 대한 거리를 좁힘으로써 효율적인 열 전달이 이루어질 수 있다. 동시에 스크루 부분의 절반보다 작게 직접 방사선 조사하여 과도하지 않게 열처리되고 스크루 부품상의 불리한 광선의 반사를 최소로 한다.

본 발명에 따른 장치의 유리한 형태는 첨부하는 청구의 범위에 기술한다.

스크루 컨베이어를 사용함에 따른 구체적인 이점은 다음과 같다:

-전단에 근거하는 운반으로 인해 일반적인 경우 적어도 운반제품과 전단작용을 일으키는 스크루 측면과의 접촉영역에서 물질의 회전이 일어난다. 이러한 회전 효과는 특히 스크루 컨베이어 파이프에서 발생하는데, 이는 여기서 하우징 벽이 추가로 움직이기 때문이다. 이러한 회전에 의해 운반제품의 일정한 템퍼링을 지원한다. 특히 이완작용에 사용되는 경우 이미 이완된 입자의 밀도 변화로 인해 바람직하게는 하부로 밀려들어가고 이완될 입자들은 직접 IR-조사영역으로 상부에 도달하기 때문에 스크루 컨베이어의 운반상태에 특히 유리한 영향을 준다.

-영역별 구조설비에 의해 상응하는 스크루 컨베이어는 본래의 템퍼링 공정에 미리 또는 나중에 연결되는 공정단계를 기계기술상 하나의 단위로 결합시킬 수 있다. 따라서 예를 들어 가능한 한 정확하게 일정한 템퍼링 경로가 모든 템퍼링 방법에 있어서 유지된다. 진동 운반의 개념에 있어서 이는 예를 들어 셀휠 드레인(cellwheel drain)(GB 제1 313 203호 비교)을 연결시켜 수행할 수 있다. 전문적으로 현실화시킬 계량영역 이외에 추가로 기술함에 따라 당해 과제에 대해 유리한 추가의 스크루 컨베이어 영역을 기술한다.

본 발명은 개략적으로 나타낸 도면을 이용하여 상이한 실시양태를 설명한다.

도 1은 스크루(2)의 스크루 회전축의 내부에 봉상 IR-방사기(6)가 배치된 형태의 단면도이다. 회전축은 운반제품이 IR-광선을 거쳐 움직이도록 높고 IR-광선이 방출되기 위한 상응하는 개구부 상에서 작동한다. 스크루는 예를 들어 완전 스크루 로서 수행된다. 기타의 스크루 형태, 예를 들어 부분적으로는 IR-광선이 운반제품에 대해 덜 커버링되는 이점을 제공하는 스크루 벨트, 패들 스크루 등도 사용될 수 있다. 스크루 컨베이어 하우징의 벽과 스크루 자체는 적합하게 IR-반사 코팅되거나, 예를 들어 알루미늄과 같은 IR-반사물질로부터 제조되어, 벌크 제품의 내부에서 재료중에 작용하는 IR-광선의 비율을 증가시킨다.

도 1a 내지 도 1e는 스크루 컨베이어와 관련하여 적외선 광선(IR-광선)의 다양한 배치 가능성을 도시한 단면도이다. 벨트 스크루(35)에 의하여 작동하는 스크루 컨베이어에 있어서 또는 스크루 외피 파이프 컨베이어(9)에 있어서 열 방사기(6)는 회전경의 중심영역에 배치될 수 있다.

도 2는, 있는 템퍼링 영역(25)이 동일한 스크루 중 입구 측에 소위 도입영역 및 계량영역(23 및 24)과 연결되어 있는 실시양태를 나타낸다. 간단한 저장용기(사일로 또는 이와 유사한 것)로부터 재료를 깔때기를 통해 완전 스크루로서 수행되는 스크루에 도입한다. 도입영역(23)은 공정체적과 관련하여 스크루의 추가의 경로에 있어서, 소위 템퍼링 영역(25)에 있어서의 희망하는 충전률으로 물질의 양을 정확하게 수용하도록 수행된다. 도입영역(23)에 이어지는 계량영역(24)에서 공정체적은 목적하는 충전률의 템퍼링 영역(25)을 개시하도록 더욱 확장된다. 도 2에 도시한 본 발명에 따른 이러한 실시양태는 스크루 컨베이어에 대한 예를 나타낸다. 또한, 재료의 공급이 축 방향을 따라 수행되는 스크루 컨베이어도 사용될 수 있다. 사전 분쇄된 피처리재(21)를 재료공급부(20)에 충전시킨다. 또한 직접 재료공급부(20)를 통과한 후 및 도입영역 전에 서서히 진행하는, 후속되는 완충공간을 갖는 분쇄기에서 잘게 분쇄될 수도 있다. 이로부터 구동축(22)상에 제공되는 스크루 컨베이어의 도입영역에 도달한다. 구동축(22)은 전술한 예에서 회전수가 동일한 3개의 상이한 작용영역을 갖는 스크루를 구동시킨다. 상이한 스크루 컨베이어 수행영역 및 개별 영역들(23, 24, 25)에서의 스크루 간격에 의해 개별 영역에서 재료가 존재하는 범위에 따라 상이한 운반 속도가 달성되고 이에 의해 상이한 공급이 이루어진다. 도입영역(23)으로부터 물질은 스크루 피치 및 입체구조와 관련되는 스크루의 상응하는 수행형태 및 구동축(22)의 회전수에 의해 보장되는 계량영역(24)에 도달하여, 재료는 엄격하게 한정된 양으로만 템퍼링 영역(25)에 도달하고 충전률(Φ)은 어떤 경우에도 후술하는 설치용 캐리어(27)가 재료를 함유하지 않게 되도록 설정된다. 이는 Φ가 0.02 내지 0.15인 경우 더욱 고도로 확실하게 달성된다. 재료를 스크루 부품에 의한 차폐 없이 충분히 IR-광선에 노출되도록 하고 운반요소의 움직임을 열 방사에 의해 운반요소의 더 작은 표면에 기인한 운반요소의 열노출을 제한하기 위해, 스크루의 수행형태로서 스크류 벨트가 선택되는 템퍼링 영역(25)에 있어서, 적외선 방사기(28)를 설치하기 위한 캐리어(27)가 도입된다. 여기에서 시사하는 바와 같이 캐리어(27)는 한 쪽만을 고정 지지체(33)로 지지할 수도 있지만, 길이 및 수행형태에 따라 유리하게는 축(22)상에서 함께 진행하는 지지체(32)로 양쪽 면에서 지지할 수도 있다. 재료를 넘는 캐리어 (27)의 높이, 또는 스크루 외피 파이프(26)의 가장 깊은 지점은 가열되는 재료에 대응하여 IR-방사기(28)로부터 방사되는 IR-광선의 강도를 조절하기 위하여 조정 가능하게 제공된다. 처리할 재료에 대한 이러한 조절은 장치의 시동시 유일하게 한번 수행되거나, 예를 들어, 창을 통하여 재료의 온도를 측정하는 스크루 외피 파이프(26)의 외측에 탑재되거나, 또는, 예를 들어, 창을 통하여 재료의 온도를 측정하는 캐리어(27)에 도입되는, 접촉하지 않고 측정하는 온도센서(34)에 의해 연속적으로 변화될 수 있다. 측정된 신호를 사용하여, 예를 들어 캐리어(27)의 높이 또는 재료에 작용하는 IR-광선의 강도를 조절하기 위해 사용될 수 있는 기타의 (방사기의 온도, 연결되는 방사기의 수 등과 같은) 조정값들은 템퍼링이 설정된 상태에 대응하도록 작동시킬 수 있다. 캐리어(27) 상의 설치용 공급관은 예를 들어 캐리어(27)로부터 기대까지 고정되거나 가변적인 캐리어(27)의 유도에 의해 유도된다.

처리할 재료는 템퍼링 영역(25)을 통해 운송되어 처리영역을 통과하여 이물질(29)을 갖는, 부분적으로 처리된 재료로서, 및 이물질(30)을 갖는, 추가로 처리된 재료가 생성된다. 방출 미끄럼대(31)에 의해 재료는 예를 들어 다음 공정단계에 공급될 수 있다. 여기서 밸트 스크루(35)의 변형된 형태는 벨트가 중공물질로 이루어지고, 당해 벨트에 의해 열전달 매질은 스크루 자체를 안정하게 템퍼링하고 부수적인 효과로서 처리할 재료를 가열하거나 경우에 따라 냉각시키기 위해 예를 들어 순환될 수 있다. 계량영역(24)에서 및 도입영역(23)에서의 스크루 부분은 동일한 가능성이 적용된다.

밀폐된 스크루 외피 파이프(26)를 갖는 도 2의 양태는 또한 유리하게 경우에 따라, 재료공급부(20) 상에서의 처리시 가열된 공기와 함께 잠재적 방출물질(먼지, 악취)을 흡인시킬 수 있고 후속되는 여과시에 저지되거나 도 2에 도시한 바와 같이, 스크루의 도입영역에서 공기 흡인기(36)에 의해 흡인되고 운반 및 필터장치(37)가 도입된다. 동시에 공기는 최적으로 여과되어 배출구(39)에 전달되거나 공기 순환기(38)에 의해 추가로 재차 템퍼링 영역(25)에서 재료를 템퍼링하기 위해 사용되고 이로써 에너지 사용의 절약에 기여한다. 동시에 유리하게는 흡인시 공급영역(20) 뿐만 아니라 도입영역(23) 및 계량영역(24)에 함께 전달되는 열을 물질의 예열에 사용할 수 있다.

특정 용도로 사용되는 경우를 위해 및 분류 공급처리를 위해(예를 들어 발포체의 이완처리 및 분류를 위해) 배출측면에 추가의 냉각영역을 갖는, 임의로 동일평면 상에서 동일한 운반요소에 상응하는 장치를 연결시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 템퍼링 영역(25)에 적외선 같은 열 방사기가 배치된, 벌크제품을 운반하는 스크루 컨베이어를 사용하여 플라스틱을 함유하는 벌크제품을 열처리하는 장치에 있어서, 템퍼링 영역(25)에 배치된 운반 스크루(2)의 충전률(Φ)이 조정될 수 있고 열 방사기(6)가 열 방사선을 투과시키도록 스크루 회전축에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 템퍼링 영역(25)에 적외선 같은 열 방사기가 배치된, 벌크제품을 운반하는 스크루 컨베이어를 사용하여 플라스틱을 함유하는 벌크제품을 열처리하는 장치에 있어서, 템퍼링 영역(25)에 배치된 운반 스크루(2)의 충전률(Φ)이 조정될 수 있고, 벨트 스크루(35)에 의하여 작동하는 스크루 컨베이어에 있어서 또는 스크루 외피 파이프 컨베이어(9)에 있어서 열 방사기(6)가 회전경의 중심영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 열 방사기(6)가 설치용 캐리어(27)에 배치되고 이러한 설치용 캐리어(27)의 높이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 운반 스크루(2)가 템퍼링 영역(25)의 상류 측에 배치된 도입영역(23) 및/또는 계량영역(24)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 운반 스크루(2) 및 스크루의 하우징이 적외선을 반사하도록 코팅되거나 적외선을 반사시키는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 운반 스크루(2) 중 도입영역(23) 및/또는 계량영역(24)이, 나사산 용적의 관점에서 볼 때, 템퍼링 영역(25)에서 조정되는 운반 스크루(2)의 충전률(Φ)에 대응하는 것과 같은 양의 플라스틱을 함유하는 벌크 제품을 운반할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 운반 스크루(2)가 템퍼링 영역(25)에서 스크루의 피치 및 입체구조가 충전률(Φ)이 0.02 내지 0.15 사이로 조정될 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.

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