KR100476692B1 - 재활용 원료를 이용한 타포린 제조용 압출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 폐기된 페트(PET)병과 플라스틱을 원료로 하여도 원사(실)의 내구성과 강도는 순수 원료를 이용하여 생산하는 제품보다 우수하도록 한 타포린 제조를 위한 압출방법을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 압출방법은 투입된 원료를 압출부위로 갈수록 직경이크게되고 일단부의 외주면에는 다수의 홈들이 형성된 스크류에 의해 1차 믹서하는 단계와, 1차 믹서된 원료를 제1히터(42)에 의해 200~350℃가열하면서 상기 스크류로서 2차 믹서하는 단계와, 2차 믹서된 원료를 수지성형 하면서 상기 스크류에 의해 이송하는 단계와, 이송된 원료를 제2히터(44)에 의해 200~350℃로 가열하면서 상기 스크류에 의해 완전 믹서하는 단계, 및 완전 믹서된 원료를 상기 스크류에 의해 미세공들을 갖는 압출판을 통과하도록 압출하는 단계로 됨을 특징으로 한다.

Description

재활용 원료를 이용한 타포린 제조용 압출방법{extruding machine for tarpaulin manufacture utilizing of waste material and it's extrude method}

본 발명은 재활용 원료를 이용한 타포린 제조용 압출방법에 관한 것으로, 특히 안가(安價)로 내구성과 강도를 갖는 타포린을 제조할 수 있게 한 압출방법에 관한 것이다.

현재 생산되고 있는 폴리에틸렌 타포린(PE tarpaulin)은 HDPE나 PE등의 순수원료를 이용하여 제품을 생산하고 있는 실정이다. 이는 원료의 가격이 균일하지 않음으로 즉, 시장 상황에 따라 원가가 수시로 변동하여 제품 생산 공급시 가격이 변동되는 요인으로 작용하여 많은 어려움이 있는 실정이다. 따라서, 최근에는 상대적으로 인건비가 싼 해외에서 생산을 추진하고 있으나, 이는 상당한 물류비를 부담하여야 하는 등의 문제점이 있다. 이러한 타포린의 제조공정을 도1에 표시하였다.

삭제

도 1은 일반적인 타포린 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.

도면에 나타낸 바와 같이 타포린 제조방법은 원료 공급공정, 압출공정, 냉각공정, 커팅공정, 1,2차 연신공정 및 와인딩공정 순으로 이루어지는 것으로, 각 공정을 구체적으로 설명한다.

1)원료 공급공정

고체 상태의 원료를 압출장치에 투입하는 공정이다. 여기서 투입하는 원료는 순수원료(HDPE)이다.

2)압출공정

상기 원료 공급공정에서 투입된 원료(고체)를 가열실린더에서 믹서하고 압출하여 필름 형태로 분출하는 공정이다. 이 압출공정에서는 원료를 일정한 힘으로만 밀어주도록 구성되어 있음으로서, 원료의 순도를 요하므로 재활용 원료의 사용이 불가능하다. 즉, 원료의 순도가 조금만 떨어져도 제품의 강도 및 질이 떨어져 순수 가치를 상실하게 되므로, 순수원료 만을 이용하여 생산할 수밖에 없다. 이는 가격이 상승되는 요인이 되며, 제품 원가에서 원료가 차지하는 비중이 매우 높음을 알 수 있다.

3)냉각공정

상기 압출공정에서 분출된 원료를 냉각하여 필름을 생산하는 공정으로서, 여기서는 공랭식 에어 냉각방식을 채택하고 있다. 이 공랭식 에어 냉각방식에 의한 냉각공정은 필름 생산시 완전 용해되지 않은 찌거기로 인한 필름 형성이 불완전하고, 온도 과다로 인한 필름 폭이 불규칙하여 생산에 따른 원단 손실이 많이 생기는 단점이 있다. 또한 완전 냉각이 불가능하여 원사의 강도가 떨어지는 단점이 있다.

4)커팅공정

상기 냉각공정을 거친 필름을 수많은 칼날이 등간격으로 배열된 칼날판을 통과하도록 하여 일정폭으로 커팅하는 공정이다.

5)1,2차 연신공정

상기 커팅공정에서 일정 폭으로 커팅된 필름을 소정의 힘으로 잡아당기면서 그 폭을 좁아지게 하여 원사(실)를 만드는 공정이다. 여기서 만들어지는 원사의 굵기는 최소 데니아는 750D이다.

참고적으로, 데니아는 원사의 굵기를 표시하는 단위로서 같은 강도에서의 원사가 가늘수록 중량이 감소되어 원가 절감 효과가 있으며 동일 제품 생산에 경쟁력이 배가된다.

6)와인딩공정

상기 연신공정을 거쳐 만들어진 원사를 실패에 감아주는 공정이다.

이상의 공정을 거치면서 원사 제조공정이 끝나게 되며, 이렇게 제조된 원사는 직조기에서 원단을 직조하게 된다.

상기와 같은 제조 공정을 거치면서 만들어지는 원사는, 그 원료를 순수원료 만을 이용하여야 함으로서 이미 위에서 언급했듯이 가격이 비싸지는 단점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 재활용 자원으로 이용하고 있는 페트(PET)병과 폐 플라스틱을 원료로 하여 타포린 제작과 필름 그리고 실에 사용되는 원자재를 생산할 수 있도록 함으로서 생산 원가를 절감할 수 있음은 물론, 재활용 원료를 이용하여도 원사(실)의 내구성과 강도는 순수 원료를 이용하여 생산하는 제품보다 우수하도록 한 재활용 원료를 이용한 타포린 제조용 압출방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압출방법은, PE원료를 투입하여 압출공정, 냉각공정, 커팅공정 및 1,2차 연신공정을 거쳐 원사를 제조하도록 하는 타포린 제조방법에 있어서, 상기 압출공정은 투입된 원료를 스크류에 의해 1차 믹서하는 단계와, 1차 믹서된 원료를 소정 온도로 가열하면서 스크류에 의해 2차 믹서하는 단계와, 2차 믹서된 원료를 수지성형 하면서 스크류에 의해 이송하는 단계와, 이송된 원료를 소정 온도로 가열하면서 스크류에 의해 완전 믹서하는 단계 및 완전 믹서된 원료를 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 원료를 이용한 타포린 제조용 압출방법이다.

상기 2차 믹서단계와 상기 완전 믹서단계에서 원료를 가열하는 온도는 200~350℃로써 재활용 원료에 따라 적절히 조절할 수 있다.

상기의 스크류는 호퍼측의 직경이 작고 압출부위 측으로 갈수로 그 직경이 커지는 테이퍼축으로 형성된 것을 사용함이 바람직하다. 또한,상기 스크류의 측단부 외주면에는 다수의 홈들을 형성함이 바람직하다. 또 상기 스크류의 압출부위의 실린더에는 다수의 미세공들이 형성된 압출판을 설치하는 것도 바람직하다.

삭제

삭제

삭제

삭제

이하,첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 타포린의 제조방법은 위에서 설명한 공정과 동일하나, 각 공정 중에서 원료 공급공정은 투입되는 원료를 재활용 원료를 투입하도록 하는 차이점과, 그 외의 압출공정 및 냉각공정에 있어 차이가 있음으로서 이에 대해서만 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 재활용 원료를 이용한 타포린 압출방법에 사용되는 압출공정을 설명하기 위한 블록도이다.

도면에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 압출공정은 원료 공급공정에서 투입된 재활용 원료를 스크류에 의해 이송시키면서 하기의 각 단계에 의해 압출공정을 진행하는데, 이 압출공정은 투입된 원료를 스크류에 의해 1차 믹서하는 단계와, 1차 믹서된 원료를 소정 온도로 가열하면서 스크류에 의해 2차 믹서하는 단계와, 2차 믹서된 원료를 수지성형 하면서 스크류에 의해 이송하는 단계와, 이송된 원료를 소정 온도로 가열하면서 스크류에 의해 완전 믹서하는 단계 및 완전 믹서된 원료를 압출하는 단계로 이루어진다.

이와같이 각 단계로 이루어지는 압출방법에 사용되는 압출장치를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 재활용 원료를 이용한 타포린 압출 방법에 사용하는 압출장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에는 본 발명의 압출방법에 사용되는 압출장치가 도시되어 있다. 이 압출장치(100)는 원료를 공급할 수 있도록 하는 호퍼(12)와, 그 호퍼(12)가 일측에 설치되는 스크류실린더(10)와, 상기 스크류실린더(10)의 내부에 회전하도록 설치되어 원료를 압착 이송하는 스크류(20) 및 상기 스크류실린더(10)의 외주면의 소정 위치에 소정 간격을 두고 설치되어 스크류(20)에 의해 이송되는 원료를 가열하도록 하는 제1,2히터(42)(44)를 구비하고 있다.

상기 제1,2히터(42)(44)가 설치되는 위치는 상기 스크류실린더(10)를 도 3에 나타낸 바와 같이 A~E구간으로 구분하여 B구간에는 제1히터(42)를 설치하고, D구간에는 제2히터(44)를 각각 설치한다. 여기서, 상기 C구간과 D구간은 그 길이를 다른 구간(A구간, B구간, E구간)보다 비교적 길게 형성함이 좋다.

상기와 같이 A~E 구간에서 각각 원료가 믹서되는 상태를 설명한다. 먼저, A구간에서는 투입된 원료를 스크류(20)에 의해 1차 믹서하는 단계이고, 상기 B구간에서는 1차 믹서된 원료를 상기 제1히터(42)에 의해 소정 온도로 가열하면서 스크류(20)에 의해 2차 믹서하는 단계이며, 상기 C구간은 2차 믹서된 원료를 수지성형 하면서 스크류(20)에 의해 이송하는 단계이고, 상기 D구간은 이송된 원료를 상기 제2히터(44)에 의해 소정 온도로 가열하면서 스크류(20)에 의해 완전 믹서하는 단계이며, 상기 E구간에서 원료를 압출하는 단계이다.

상기 각 구간 중에서 제1,2히터(42)(44)가 설치된 구간에서 가열되는 온도는 대략 200~350℃가 바람직하며, 이는 재활용 원료에 따라 적절하게 조절한다.

도면 부호 (50)은 냉각기를 도시한 것으로, 타포린 압출방법에서의 냉각공정에서 수냉식에 의해 냉각을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 4는 도 3의 압출장치에 설치되는 스크류실린더의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.

도 4와 도 5에는 스크류실린더(10)가 도시되어 있다. 이 스크류실린더(10)는 원통 형상으로 이루어지며, 그 일측에는 원료를 투입할 수 있도록 하는 호퍼(12)가 구비되며, 다른 일측 끝단에는 압출판(14)이 설치된다. 이 압출판(14)은 내부에 공간부가 형성되고, 그 공간부로 압출되는 원료가 통과될 수 있도록 하는 미세한 직경으로 이루어진 미세공(16)들이 도 5에 나타낸 바와 같이 형성되어 있고, 하측으로는 배출공(18)이 형성되어 있다. 이 배출공(18)은 뒤에서 설명하는 다이스와 연결 설치되어 원료를 필름 형태로 분출할 수 있도록 한다.

또한, 상기 스크류실린더(10)의 외주면에는 소정 위치에 제1히터장치(42)와 제2히터(44)가 소정 간격을 두고 설치되어 있다. 이 제1,2히터(42)(44)가 설치되는 위치는 이미 위에서 설명하였고, 상기 히터에 의해 뒤에서 설명하는 스크류(20)에 의해 압착 이송되는 원료를 가열하면서 믹서하기 위함이다.

도 6은 도 3의 압출장치에 설치되는 스크류의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 7은 도 6의 "B"부 확대도이며, 도 8은 도 7의 C-C선 단면도이다.

도 6 내지 도 8에는 스크류(20)가 되시되어 있다. 이 스크류(20)는 상기 스크류실린더(10) 내에 회전되도록 설치되며, 그 스크류(20)는 호퍼(12) 측의 직경은 작고 압출판(14) 측으로 갈수록 그 직경이 커지는 테이퍼축로 이루어지며, 이러한 테이퍼축에 동일크기를 갖는 스크류날(22)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 상기 테이퍼축의 구배는 1/8로 구성됨이 가장 바람직한 것으로, 상기 스크류(20)를 테이퍼축으로 형성하는 이유는 호퍼(12)로 투입되는 원료를 스크류(20)의 회전에 의해 일측으로 믹서 하면서 이송시킬 때 그 가압력을 점차 높이도록 하여 원하는 소정의 목적을 달성하기 위함이다. 즉, 원료가 투입되는 측은 스크류(20)의 외경과 스크류실린더(10)의 내경의 간격이 넓음으로서 압출력이 비교적 작고, 압출판(14) 측으로 갈수로 상기 스크류(20)의 외경과 스크류실린더(10)의 내경 간격이 좁음으로서 그 압출력은 크게 된다.

이와 같이 스크류(20)를 테이퍼축으로 구성하게 되면, 그 테이퍼축에 의해 스크류실린더(10)의 내경과 스크류(20)의 외경의 간격 차에 의해 원료를 1차 밀어주고, 2차 믹스하면서 3차 강한 압을 가하여 수지를 강제 융합시키고, 4차 재 믹서한 후 분사시키는 방식임으로, 재활용 원료의 사용이 가능하다.

또한, 압출판(14)측에 위치하는 스크류(20)의 끝단부 외경에는 도 7과 도 8에 나타낸 바와 같이 다수의 홈(24)들이 형성되어 있다. 이 홈(24)들에 의해 믹서 되어 이송된 원료를 상기 압출판(14)의 미세공(16)으로 용이하게 통과되도록 한다. 상기 홈(24)들에 의해 압출 및 분쇄작업을 용이하게 할 수 있다.

도 9는 도 3의 압출장치에서 분출되는 원료를 필름 형태로 분출하도록 하기 위한 다이스의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 10은 상기 다이스의 구조를 나타낸 도면이다.

도 9와 도 10에는 상기 스크류(20)에 의해 믹서되어 압출된 원료 필름 형태로 배출되도록 하는 다이스(30)가 도시되어 있다. 이 다이스(30)는 압출장치(100)의 배출공(18)과 연결되어 배출공(18)을 통해 공급되는 원료가 유입되도록 하는 유입구(32)를 상측에 구비하고, 그 유입구(32)와 연결되며 옆으로 퍼지면서 비교적 넓은 공간부(34)를 갖으며, 그 공간부(34)의 하측으로는 폭이 좁은 직사각형상의 배출구(36)를 구비하고 있다. 상기 공간부(34)에는 걸림부(38)들이 구비되어 다이스(30)로 유입된 원료가 효과적으로 옆으로 퍼질 수 있도록 한다. 상기 다이스(30)를 통해 배출구(36)로 배출되는 원료는 두께가 얇은 필름 형태로 배출되도록 하기 위함이다.

이와 같이 배출되는 필름 형태의 원료는 냉각공정으로 이어지는데, 본 발명의 냉각공정은 수냉식에 의해 냉각하도록 구성한다. 상기 수냉식에 의한 냉각방식은 필름의 폭이 균일하고 찌거기가 거의 없는 제품 생산이 용이하다. 또한, 완전 냉각이 가능함으로서 즉, 필름을 열처리하는 효과를 얻을 수 있어 원사의 강도가 그 만큼 증대된다. 이러한 수냉식에 의한 냉각은 원사의 굵기를 최소 데니아 600D까지 얻을 수 있다. 즉, 종래 공랭식에서 얻을 수 있는 원사의 굵기 보다 가늘게 얻을 수 있다. 이는 위에서 언급한 바와 같이 필름을 열처리하는 효과를 얻음으로서 가능하다.

본 발명에 따른 압출방법은 재활용 원료를 이용하도록 하고 있으나, 순수원료를 이용하여도 됨은 물론이고, 이와 같이 순수원료를 이용하게 되면 보다 더 좋은 제품을 얻을 수 있음은 당연하다.

이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 압출방법에 의하면, 재활용 자원으로 있는 페트(PET)병과 폐 플라스틱을 원료로 하여 타포린 제작과 필름 그리고 실에 사용되는 원자재를 생산할 수 있도록 함으로서 생산 원가를 절감할 수 있는 효과가 있고, 재활용 원료를 이용하여도 원사(실)의 내구성과 강도는 순수 원료를 이용하여 생산하는 제품보다 우수하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한 재활용 원료를 이용함으로서 기존 제품 보다 안가(安價)로서 양산이 가능한 효과가 있다.

삭제

도 1은 일반적인 타포린 제조방법을 설명하기 위한 블록도

도 2는 본 발명에 따른 타포린 제조용 압출방법을 설명하기 위한 압출공정에 대한 블록도

도 3은 본 발명에 따른 타포린 제조용 압출방법에서 사용하는 압출장치의 구성을 설명하기 위한 도면

도 4는 도 3의 압출장치에 설치되는 스크류실린더의 구성을 나타낸 단면도

도 5는 도 3의 A-A선 단면도

도 6은 도 3의 압출장치에 설치되는 스크류의 구성을 나타낸 정면도

도 7은 도 6의 "B"부 확대도

도 8은 도 7의 C-C선 단면도

도 9는 도 3의 압출장치에서 분출되는 원료를 필름 형태로 분출하도록 하기 위한 다이스의 구성을 나타낸 단면도

도 10은 상기 다이스의 내부 구조를 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 - 압출장치 10 - 스크류실린더

12 - 호퍼 14 - 압출판

20 - 스크류 22 - 스크류날

24 - 홈 30 - 다이스

42 - 제1히터 44 - 제2히터

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. PE원료를 투입하여 압출공정, 냉각공정, 커팅공정 및 1,2차 연신공정을 거쳐 원사를 제조하도록 하는 타포린 제조방법에 있어서,

   상기 압출공정은 투입된 원료를 압출부위로 갈수록 직경이크게 되고 일단부의 외주면에는 다수의 홈들이 형성된 스크류에 의해 1차 믹서하는 단계와, 1차 믹서된 원료를 제1히터(42)에 의해 200~350℃가열하면서 상기 스크류로서 2차 믹서하는 단계와, 2차 믹서된 원료를 수지성형 하면서 상기 스크류에 의해 이송하는 단계와, 이송된 원료를 제2히터(44)에 의해 200~350℃로 가열하면서 상기 스크류에 의해 완전 믹서하는 단계, 및 완전 믹서된 원료를 상기 스크류에 의해 미세공들을 갖는 압출판을 통과하도록 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 원료를 이용한 타포린 제조용 압출방법.
7. 삭제