KR100530609B1 - 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무재료의 사용방법 - Google Patents

가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무재료의 사용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치는 재료 투입구 및 배출구가 구비되고 내면에는 등간격으로 홈이 형성된 중공형 실린더; 상기 실린더 내부에 구비되며 외면에는 헬리컬 이가 형성되고 회전하여 상기 투입구로부터 투입된 재료를 압축 분쇄하며 상기 배출구로 이송하는 이송 스크류; 상기 이송 스크류에 축결합되어 회전력을 제공하는 회전력 제공수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법은 높은 수율이 확보되고 입자 표면에 다공성 공극구조와 활성화된 화학적 표면을 갖는 미세 활성화 분말을 재생산 할 수 있으며, 친환경적이고 열경화성 폐고무재료를 재자원화하여 고부가가치 산업에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법{The micro pulverization device for vulcanized rubber matter ＆ using method of reclaimed rubber above}
본 발명은 가황 폐고무재료의 분말화에 관한 것으로, 상세하게는 고무 또는 폴리우레탄 등의 열경화성 고분자 재료에 있어서 특히 비가역적으로 가황 처리되어 재활용이 곤란한 가황고무(vulcanized rubber) 스크랩(scrap)을 고온환경에서 전단 분쇄하고, 분말 표면에 화학적 활성화와 다공성 공극구조를 부여하여 분말간의 화학적 친화력 및 반응성을 증가시킴으로써 환경보존에 유익하며 종래에 저조하였던 폐고무 재활용성을 향상시키고, 우수한 물성의 고무재료로 재활용할 수 있는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법에 관한 것이다.
현대 사회의 산업화는 다수의 각종 산업제품의 양산을 증가시키고 있고 이에 따라 산업폐기물도 증가되는 추세이다. 상기 산업부산물의 증가는 재활용되지 아니하고 폐기되는 폐기물의 증가와 직결되며, 이에 따라 환경부하의 증가와 환경 오염을 유발시키고 있다. 특히 부존자원(natural resources)이 부족하고 국토가 상대적으로 협소한 대한민국에 있어서, 산업의 규모가 점차 거대화되고 원재료 수입에 따른 원가 상승 및 폐자원의 처리 곤란으로 인한 폐기물 처리비용의 부담이 배가되고 있으며, 예컨대 폐기물 처리 시설의 확충 곤란 및 매립지 부족 등이 심화되고 있고, 이는 범국가적인 환경문제로 부상함으로써 이를 해결하고 환경을 보존하기 위한 폐기물 관리 사업은 범국가적인 사업으로 인정되고 있다.
상기 폐자원 중 특히 타이어 등의 고무재료나 우레탄(urethane)과 같은 열경화성 고분자 재료는 가황처리 등에 의한 화학적 결합으로 인하여 재활용이 매우 곤란하고, 일부 재활용될 경우에도 단지 단순 분쇄한 후, 우레탄계 바인더를 이용하여 보도용 고무블록을 접착 성형하는 등의 매우 한정적인 저급 용도로 사용되어 왔다. 이에 1990년대 이후 자원의절약과재활용촉진에관한법률에 의거 재활용이 권장되어 왔으나, 실제 재활용되는 폐자원은 극히 일부에 불과하며 예컨대 폐타이어의 경우 군(軍)의 진지 구축용으로 사용되던 수요가 점차 소멸되면서 연간 대략 19,000,000 이상으로 발생되는 폐타이어는 그 수요가 극히 한정되어 시멘트 소성용 킬른(kiln, 노)의 연료로 사용되고 있고, 이때 상기 킬른에 투입되는 폐자원은 그 평균 입도를 최대 50㎜ 이하로 가공해야 하는 바, 현실적으로는 입도 분포가 광범위하여 주연료와 그 연소거동을 달리하게 되고 상이한 입도에 따른 불연속적인 사용은 공정 안정성을 저해하게 된다. 즉, 상술한 바와 같은 공지기술에 의하면 폐고무에 있어서 단독 또는 원형 그대로 사용하거나, 평균 입도가 50㎜ 내외로 형성되도록 파쇄하여 종국에는 킬른에 투입하게 되는 바, 이와 같이 종래의 폐고무재료는 부가가치가 극히 저조한 용도로 사용된다.
여기서, 상기 고무재료 또는 우레탄 등은 단위체(單位體, monomer)에 대응하는 고분자 중합체(重合體, polymer)로서, 분자가 중합하여 생기는 화합물이다. 예컨대 폴리스티렌은 스티렌의 중합반응에 의해 생성되는 고분자화합물로, 이 경우 스티렌이 단위체이다. 그리고, 고분자화합물은 분자량이 통상 10,000 이상으로 과다한 고중합체(高重合體)를 의미한다. 근래에는 공유 결합성을 지닌 무기고분자화합물까지 주지되어 있다. 예컨대 나일론(nylon)과 같은 합성섬유 또는 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 등이 합성고분자화합물이며, 고분자화합물의 성질에 따라 단위체로부터 고분자화합물을 합성할 수 있다. 한편, 저분자(低分子)의 중합체(重合體)를 가열하면 중합도가 증가하여 과다한 외력에도 변형하지 않는 성질이 함유되는데, 이러한 성질이 열경화성(熱硬化性)이며, 가열시에도 연화(軟化)되거나 용융되지 않는 고분자가 열경화성 중합체(thermoset polymer)이다. 상기 열경화성 중합체의 분자로는 예컨대 고무(rubber) 또는 폴리우레탄(polyurethane) 등이 있으며, 과다한 가교반응(Cross-linking process)에도 용해되지 아니한다. 예컨대 폴리우레탄은 화학적으로 고분자 사슬 내에 우레탄 결합(∼NH-COO∼)을 갖는 고분자로서, 이러한 열경화성 중합체의 자체 점탄성(粘彈性)을 확보하기 위해서 가교반응이 이루어지게 된다.
종래의 이러한 열경화성 고분자 재료인 폐고무를 재활용하는 기술은 단순 소각 처리하여 열 에너지원으로 사용하는 방법이 있다. 특히 크기 500μ(micron) 전후의 분말을 제조하여 아스팔트 도로포장용 첨가재로 사용하거나, 화학약품을 첨가한 후 고온, 고압에서 부분 탈류처리하여 신재에 일부 재 적용하는 방법이 있고, 1 ∼ 2㎜의 입도 또는 5㎜ 내외의 크기로 조분쇄(粗粉碎)한 후 우레탄계 바인더 등을 이용하여 보도블록이나 인도, 자전거 전용도로용 매트 등의 저급용도에 사용하였다.
이러한 재활용방법에 있어서 종래 기술로는 예컨대 공개특허 1999-030462호의 폐고무를 이용한 고무판의 제조방법에 의하면, 폐타이어 등 각종 폐고무를 분쇄하여 이에 포함된 와이어 등 각종 이물질을 제거하는 분쇄공정과 당해 분쇄공정에서 분쇄된 폐고무를 전단력이 강한 압출기에서 단시간 가소화시키는 탈황공정을 거쳐 검(gum)상태로 압출기에서 임의사이즈의 판상으로 압출하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 탈황공정으로는 리클래임(Reclaim)법을 사용한다. 이 과정은 분쇄된 폐고무를 전단강도가 강한 특수 설계된 압출기에 적재시켜 압출기의 온도를 대략 160∼260℃로 조정한 상태에서 압출물의 가소화가 용이하게 이루어질 수 있도록 압출기의 회전을 정밀하게 작동시키면 가소화가 원활하게 이루어지게 된다. 따라서, 압출기의 열분해 온도가 일정하게 유지되지 않으면 압출물이 탄화하거나 점성을 가질 수 없게 되므로 온도조정을 정밀하게 유지시켜 우수한 점착성을 가지도록 가소화시키는 것이 관건이다.
그러나 통상적으로 폐고무재료를 재활용하기 위해서는 상기 폐고무재료를 분쇄하는 공정이 기본적으로 선행되어야 할 것인 바, 고탄성과 복원력을 함유해야 하는 고무 재료의 물성치에 의거 고속회전 방식 등의 통상의 분쇄방식으로는 수율이 극히 저조하게 되어 500㎛ 이하의 입도를 기대할 수 없으며, 200㎛ 이하의 미세분말의 제조시, 폐고무재료의 온도를 유리전이온도(glass transition temperature) 이하로 저하시켜 탄성을 최소화하는 동시에 경도를 증가시키기 위해서 사용되는 냉매는 주로 액체질소가 사용되고 있으나, 이는 고가이므로 사용이 곤란하며 가격 경쟁력이 확보될 수 없다.
또한, 등록특허 제10-0343115호의 가연성 고상 폐기물의 처리방법은 폐합성고무, 폐합성수지, 폐합성섬유, 폐지 및 폐목재로 이루어진 군으로부터 적어도 둘 이상 선택된 가연성 고상 폐기물을 3,000㎉／㎏이상의 발열량, 2000ppm이하의 염소함량을 갖도록 혼합하고, 50㎜ 내지 1200㎜의 평균입자크기를 갖도록 파쇄하여 시멘트 소성용 보조연료로 사용하는 것을 특징으로 하고 있는 바, 이러한 구성의 종래의 폐기물 처리방법은 가연성 고상 폐기물의 발열량과 염소성분 함량을 고려하여 종류 별로 처리한 후 고상 폐기물 혼합물은 시멘트 제조 공정의 하소로나 예열실의 사이클론(cyclone)의 원료 슈트(chute)에 투입된다.
그러나 이러한 통상적인 종래의 폐고무 재활용 방법은 상대적으로 제반비용이 저가이며 부가가치가 낮은 제품에 활용되는 것이다. 예컨대 아스팔트용 고무 첨가제의 경우는 현재 상용화된 기술에 의하면 혼합 및 1,2차 숙성공정에서 장시간의 반응시간이 요구되고 복잡다단한 공정으로 인한 한계점을 내포하고 있으며, 화학적으로 부분 탈류하는 방법은 고온고압에 장시간 노출되어 가황구조와 함께 고분자 주쇄(mainchain)가 동반 절단되므로 기계적 물성이 현저하게 저하되어 고기능성 제품에 적용하기 곤란하다. 또한 고무재료를 소각하기 위한 공정은 고성능을 발휘하기 위해 클로로프렌고무(CR, CHLOPROPRENE) 등의 염소계 고무가 혼합되게 되는 바, 이는 공기 중의 수소와 결합하고 염산을 발생시켜 소각로의 조기 부식을 야기하는 문제점을 유발하며, 염소화합물에 의한 열량 저하는 다이옥신(dioxin) 등의 부가적 환경 유해물질을 생성하므로 폐고분자물질을 처리하기에는 문제점이 있다.
한편으로, 폐고무재료를 보도 블록으로 재활용하는 경우는 통상 우레탄 바인더가 사용되는데, 이때 폐고무재료의 과다한 입도로 인하여 입자간의 결합력이 친화력과는 무관하고 단지 우레탄 바인더의 접착력에 의존하므로 기계적 물성이 현저하게 저하되고, 거친 입도로 인하여 외관이 수려하지 못하므로 통상 실외용 매트 또는 보도블록 등의 용도에 국한된다. 이를 극복하기 위하여 미관 개선용으로 고무칩 표면을 코팅하거나 시공 후 매트 표면을 도장하는 방법을 사용하게 되나, 이는 불량한 화학적 결합력에 의해 보행자용 보도 등과 같이 옥외에 폭로된 상태에서 반복적인 응력에 대하여 내구성이 확보되지 아니한다. 근래에는 신재 고무에 안료가 포함된 폐고무를 혼합하여 매트를 제조하는 제품이 공지되었으나 이는 폐고무를 미소량 혼합하는 것으로, 제조 원가가 과다하고 화재 시 발화가 용이하여 실내용 매트로서의 기술적 한계를 극복하지 못하고 있으며, 난연성을 부여하기 위하여 난연제를 첨가하여도 이는 가격 상승의 다른 요인으로 작용하므로 비용 상승에 따른 제품의 경쟁력을 저하와 실질적으로 폐고무의 재활용사업에 수반되어야 할 경제성의 확보 효과는 기대할 수 없다 할 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고무 또는 우레탄 등의 열경화성 고분자 폐재료를 고온 하에서 전단 분쇄함으로써, 입도 500㎛ 이하, 특히 대략 100㎛ 전후의 입도와 60％ 이상의 수율이 확보된 미세 활성화 분말을 재생산 할 수 있으며, 입자 표면에 다공성 공극구조와 활성화된 화학적 표면을 갖는 미세 활성화 분말을 획득할 수 있는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법을 제공하는 것이다.
즉, 폐재료가 물리적 또는 화학적으로 결합될 수 있도록 분쇄시 입자 크기를 최소화하고 입자표면을 화학적으로 활성화시킴으로써, 종래의 폐고무 재활용에서 획득할 수 없었던 고성능화 및 폐고무 재생 제품의 경쟁력을 확보하여 실질적인 폐고무의 재활용을 극대화함은 물론 고부가가치를 실현할 수 있는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법을 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치는 재료 투입구 및 배출구가 구비되고 내면에는 등간격으로 홈이 형성된 중공형 실린더; 상기 실린더 내부에 구비되며 외면에는 헬리컬 이가 형성되고 회전하여 상기 투입구로부터 투입된 재료를 압축 분쇄하며 상기 배출구로 이송하는 이송 스크류; 상기 이송 스크류에 축결합되어 회전력을 제공하는 회전력 제공수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 실린더는 각각 투입구 및 배출구가 형성되고, 내면에는 격자형 주름홈이 형성된 원통형의 실린더1,2가 상호 축결합되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 이송 스크류는 상기 실린더1 내부에 위치하며 선단부는 절두되어 상기 재료 투입구에서 재료 배출구를 향하여 단면이 증가되는 원추대형으로 형성되고, 후단부에는 등간격으로 곡선형 요함부가 구비되어 이송되는 재료를 분쇄하는 리버스 헬리컬 전단분쇄부가 형성된 이송 스크류1과; 상기 실린더2 내부에 위치하며 단면이 일정한 원주형으로 형성되어 상기 스크류1과 상호 축결합되고, 상기 이송 스크류1로부터 분쇄 및 이송되는 재료를 보압 분쇄하여 상기 배출구로 이송하는 이송 스크류2로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 이송 스크류1은 상기 절두된 선단부에서 후단부를 향하여 이 피치가 감소되며, 헬리컬 이의 총이높이가 일정함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치는 상기 헬리컬 이에 다수의 돌기가 등간격으로 돌출된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치는 각각 상기 실린더1,2의 단면 내부에 축방향으로 내설되며 유입구 및 유출구가 구비된 실린더 냉각덕트1,2; 상기 이송 스크류 내부를 교차하며 내설되는 스크류 냉각덕트; 상기 실린더 냉각덕트1,2 및 스크류 냉각덕트 내부를 각각 유동하며 상기 실린더1,2 및 스크류1,2의 열을 흡열하는 냉매; 상기 냉매의 유동압력을 가감하여 상기 냉매를 순환시키는 냉매 순환수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 스크류 냉각덕트는 상기 스크류 중앙부에 나선형 구간이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 실린더1의 직경과 스크류1의 총이높이 및 피치는 상기 투입구가 형성된 일단부에서 타단부를 향하여 감소되는 테이퍼형으로 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가황 재생고무 재료의 사용방법은 불소 고무 신재에 전단 분쇄된 재생 고무 분말이 5 내지 80 PHR 비율로 혼합되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한정적으로, 상기 재생 고무 분말이 30 PHR 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법을 설시하되, 여기서, 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 상술하기 위한 일 예로서, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이고, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니한다. 아울러, 도면의 주요 부위에 대한 부호를 명시함에 있어서 동일한 구성요소에는 모든 도면에 걸쳐 가능한 한 동일한 부호가 사용된다.
도 1은 본 발명의 고온 미세 분말화 장치를 나타내는 단면도로, 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치는 고온전단분쇄기로 정의되며, 상기 고온전단분쇄기는 중공형 실린더와 이송 스크류 및 회전력 제공수단을 포함하여 이루어지며 이를 통하여 폐재료를 분쇄하여 재사용함으로써, 활성화된 분말 그 자체로 실내외용 고무매트 또는 공동주택용 층간 차음재 등의 생산이 가능하므로 폐기물의 재자원화는 물론 고부가가치 창출이 가능하다.
상기 중공형 실린더는 바람직하게는 원통형이며 중공(中空)인 실린더1,2(10a,10b)가 상호 축결합되어 형성되는데, 상기 실린더1(10a) 및 실린더2(10b)에는 각각 폐재료가 투입되는 재료 투입구(12)와 분쇄된 폐재료가 배출되는 배출구(13)가 구비되며, 동일한 실린더1,2(10a,10b)를 제조한 후 상호 축선상의 임의의 점을 기준으로 점대칭하여 축결합함으로써 형성될 수 있다.
실린더1(10a)은 일단이 폐쇄되고 타단은 개방된 원통형으로서, 상기 폐쇄된 일단 주변에 재료 투입구(12)가 형성되고, 내면에는 등간격으로 격자형 주름홈(29a)이 형성된다. 실린더2(10b)는 상기 실린더1(10a)과 공히 유사하게 형성되나, 양단이 개방되고 배출구(13)가 형성된 주변의 개방된 일단에는 회전력 제공수단과 축결합된다.
상기 실린더1,2(10a,10b)의 결합으로는, 실린더1(10a)의 재료 투입구(12)를 전방 상향으로 배치하고 상기 실린더2(10b)의 배출구(13)를 후방 하향으로 위치시켜 각각의 투입구(12)와 배출구(13)가 실린더1,2(10a,10b)의 동축선(同軸線)상의 임의의 점을 기준으로 점대칭시키고, 실린더1,2(10a,10b)의 각각의 후단부와 선단부를 감합한 후 도시되지 아니한 볼트 및 너트 등의 체결수단으로 체결하거나 또는 리벳팅(riveting)한다. 이때 기밀성을 고려하고 견고한 체결을 위하여 체결부위를 용접하여 마감할 수 있으나, 내부 세척을 위하여 상호 탈착될 수 있도록 탈착 가능한 체결수단을 사용함이 바람직하고, 상기 실린더1,2(10a,10b)는 공히 내외경이 동일하며 내면의 격자형 주름홈(29a)은 병존한다.
상기 이송 스크류는 스크류1,2(20a,20b)가 상호 축결합되어 형성되는데, 상기 스크류1(20a)은 상기 실린더1(10a) 내부에 위치하며, 상기 재료 투입구(12)로 투입된 재료가 원활하게 이송될 수 있도록 선단부는 절두되어 상기 재료 투입구(12)에서 재료 배출구(13)를 향하여 단면이 증가되는 원추대(圓錐臺, circular truncated cone)형으로 구비되도록 함이 바람직하다.
스크류1,2(20a,20b)는 공히 외면에 헬리컬 이(tooth)(21)가 형성되고 회전하여 상기 투입구(12)로부터 투입된 재료를 압축 분쇄하며 상기 배출구(13)로 이송하게 되는데, 스크류1(20a)은 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)에서 폐재료가 가압될 수 있도록 상기 절두된 선단부에서 종말부를 향하여 이(21) 피치(tooth pitch)가 감소되도록 함이 바람직하다. 이때 총이높이(whole depth)는 스크류1,2(20a,20b)가 공히 일정하고 상호 동일하도록 형성함이 바람직하며, 실린더1(10a)과 이(21) 사이에 간극을 형성하여 스크류1,2(20a,20b)의 이(21)가 실린더1,2(10a,10b)의 내면과 소정 거리 이격되도록 한다.
도 2는 본 발명의 스크류의 헬리컬 이를 나타내는 부분 확대사시도로, 상기 헬리컬 이(21)는 상기 실린더 내면의 격자형 주름홈(29a)에 대응하는 등간격의 돌기(21a)가 돌출되며 실린더의 축방향으로 소정 깊이와 높이로 형성되는 것이다. 여기서, 돌기(21a)의 길이는 상기 주름홈(29a)에 대비 미소하게 증가시키도록 하여 폐재료의 원활한 이송을 유도한다.
한편, 상기 스크류1(20a)은 후단부에서 상기 스크류2(20b)와 결합되는데, 상기 스크류1(20a)은 스크류2(20b)와의 축결합부위에서 소정 구간 단면을 일정하게 유지시키고, 등간격으로 곡선형 요함부가 구비되어 이송되는 재료를 전단 분쇄하는 리버스 헬리컬(reverse helical) 전단분쇄부(28)를 형성한다. 여기서, 상기 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)는 도 1에서 부분적 평면으로 도시되었으나, 스크류1(20a)의 외주면을 따라 형성된 곡면상을 따라 형성되어 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)를 형성하는 것이다. 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)의 도입부로 유입된 폐재료에 최대 전단응력을 발생시키기 위하여 상기 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)의 요함부는 스크류1(20a)이 회전할 시 그 도입부를 상기 이(21)의 회전방향에 순행하도록 형성하되, 소정 위치에서 상기 회전방향에 반향되어 역행하도록 굴곡시킴으로써 이송되는 폐재료의 전단응력이 최대화되도록 리버스(reverse) 구간을 형성하는 것이다. 따라서 투입구(12)로 투입된 폐재료는 스크류1(20a)의 회전으로 후방을 향하여 이송되면서 상기 헬리컬 이(21)와 실린더 내면의 격자형 주름홈(29a)에 의해 1차적으로 조분쇄(粗粉碎)된다. 이때, 실린더의 격자형 주름홈(29a)과 돌기(21a) 사이에서 폐재료가 압축되면서 전단응력이 발생되고, 스크류1(20a)의 이(21) 피치가 후방을 향하여 점차 감소됨에 따라 압축이 가속화된다. 상기 압축된 상태에서 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)로 유입된 후 헬리컬 이(21)의 감김방향에 역행된 리버스 구간으로 유입될 시 전단응력이 최대화되면서 분쇄된다.
상기 스크류1(20a)에 축결합되는 스크류2(20b)는 상기 실린더2(10b) 내부에 위치하며, 단면이 일정한 원주(圓柱)형으로 형성되어 상기 이송 스크류1(20a)과 상호 축결합되고, 상기 스크류1(20a)로부터 분쇄되며 이송되는 재료를 보압 (pressure hold) 분쇄한다.
한편, 도 3은 본 발명의 격자형 주름홈을 나타내는 부분 확대평면도로, 격자형 주름홈(29a)은 등간격으로 사선의 홈이 형성된 것이다. 상기 격자형 주름홈(29a)을 거치면서 분쇄된 폐재료가 보압되며, 스크류2(20b)을 지나면서 전단응력과 보압에 의해 3차적으로 미세 분쇄된다. 상기 분쇄된 폐재료는 스크류2(20b)를 따라 이송되면서 실린더2(10b)의 후단부에 형성된 배출구(13)로 배출된다.
상기 회전력 제공수단은 바람직하게는 자기장 속에 도체를 자기장과 직각으로 배치하고 통전하면 자기장에 수직한 전자기적인 힘을 응용한 모터(motor)로 구비됨이 바람직하며, 스크류2(20b)와 축결합되어 회전력을 전달한다. 여기서, 상기 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는데, 통상의 단상 모터는 수백 ㎾ 이하의 소형기에 사용되며, 3상 교류용은 대략 1㎾ 정도 이상부터 1만 ㎾까지 광범위하므로 실린더 용량과 스크류 회전 토크(torque)를 고려하여 적절한 모터를 선정함이 바람직하다.
한편, 본 발명의 고온전단분쇄기를 구동함에 있어서 중요한 변수의 하나는 분쇄 온도이고, 고분자 재료를 전단 분쇄할 시에는 전단응력에 의해 발생하는 내열과 압력을 폐재료 내부에 축적시켜 폭발 분쇄하는 방식을 취하게 되는 바, 분쇄시 적절한 고온 환경이 형성되어야 용이한 분쇄가 이루어지므로 분쇄 온도를 일정 수준으로 유지시키도록 하되, 그 이상으로 상승될 경우 재료의 분해 및 열화(劣化)가 발생하므로 온도조절을 위한 온도 제어 시스템을 요한다.
따라서 바람직하게는 본 발명에 냉각 시스템을 적용하게 되는데, 이를 위하여 실린더1,2(10a,10b)의 단면 내부와 스크류1,2(20a,20b) 내부에 각각 냉각덕트(31,32,33)를 형성하고, 상기 냉각덕트(31,32,33)에 냉매를 유동시키기 위한 도시되지 않은 냉매 순환수단을 구비한다.
도 4는 본 발명의 냉각 시스템을 나타내는 단면도로, 상세하게는 상기 실린더1,2(10a,10b)의 단면 내부에 축방향으로 냉각덕트1,2(31,32)를 각각 형성하고, 상기 냉각덕트1,2(31,32)에 각각 냉매 유입구(31b,32b)와 유출구(31a,32a)를 구비한다. 상기 냉각덕트1,2(31,32)는 각각 실린더1,2(10a,10b)를 나선형으로 선회하면서 실린더를 감싸듯이 형성되며, 상기 스크류 냉각덕트(33)는 전열 면적을 증가시키기 위하여 스크류 내부의 일정지점에서 소정거리의 나선형 구간(33c)이 형성된다. 또한 도시되지 아니한 냉매 순환수단은 냉매의 유동압력을 가감하여 순환시키는데, 이는 각각 상기 실린더 냉각덕트1,2(31,32) 및 스크류 냉각덕트(33) 내부를 개별 순환시키는 것이 바람직하다. 상기 냉매는 각각 실린더 냉각덕트1,2(31,32) 및 스크류 냉각덕트(33) 내부를 유동하며 상기 실린더1,2(10a,10b)과 스크류1,2(20a,20b)의 열을 흡열하여 도시되지 아니한 냉매 순환수단의 냉각기로 이송된다.
냉매의 개별 순환경로는 먼저 실린더1(10a)의 후반부에 위치한 냉매 유입구로(31b) 유입된 냉매가 실린더1(10a) 내부면을 유동하면서 실린더1(10a)의 열을 흡열하여 실린더1(10a) 전방부에 형성된 유출구(31a)로 유출되며, 이에 반하여 실린더2(10b)의 냉매 순환경로는 실린더2(10b)의 전방부에 위치한 유입구(32b)로 냉매가 유입되어 냉각덕트2(32) 내부를 유동한다. 또한, 스크류1,2(20a,20b) 내부의 순환경로는, 모터와 스크류2(20b)가 결합된 부위의 로터리 조인트(rotary joint)를 통하여 축을 중심으로 나선형으로 형성된 스크류 냉각덕트(33) 내부를 냉매가 유동하며 중앙 나선형 구간(33c)을 거치면서 스크류의 열을 흡열하여 냉각기로 이송된다.
이때 각 결합부위(41,42)에는 냉매의 기밀성을 향상시키기 위하여 예컨대 내열성의 불소수지 소재로 밀봉함이 바람직하다.
이상과 같은 구성을 포함하여 이루어지는 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치의 분쇄 메카니즘을 약설하면 다음과 같다.
재료 투입구(12)를 통하여 투입된 재료는 스크류1(20a)의 헬리컬 이(21)와 실린더1(10a)에 의해 압축되면서 온도가 상승되고, 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)의 순방향 도입부를 통과하면서 압력과 온도가 가속되어 극고압 및 극고온 상태에 도달하게 된다. 전단력에 의한 기계적 압력과 열에너지는 투입된 재료의 내부에너지(internal energy)로 축적되고, 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)의 도입부로 인입되면서 압력과 온도가 더욱 가중된다. 점차 극대화되던 내부에너지는 상기 전단분쇄부(28)의 역방향 종말부를 통과하면서 내부에너지가 임계점을 초월하게 되어 발산과 함께 재료가 순간적으로 폭발 분쇄된다. 즉, 단순 전단력에 의한 분쇄를 넘어 에너지 발산에 의한 순간 폭발로 인하여 미세한 분쇄입자를 얻는다.
이하 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치를 더욱 상세하게 설시한다.
본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치는 고온 전단 분쇄와 동시에 고무 입자 표면에 화학적 반응성을 부여하기 위한 고온전단분쇄기에 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)와 보압분쇄부(29)가 형성된 것이 특징이다. 여기서, 상기 보압분쇄부(29)는 스크류2(20b)와 실린더2(10b)가 형성하는 공간이다.
원료가 되는 폐재료는 비가역적으로 가황 처리되어 열가소성 플라스틱 재료와는 달리 재활용이 불가능한 폐 고무재료 또는 열경화성 폐 폴리우레탄 등이며, 이하 폐고무재료를 일 예로 하여 설시한다.
먼저 프레스, 압출 또는 사출 등의 성형공정 중 발생되는 폐고무재료를 회수하고 통상의 저속분쇄기 등으로 분쇄하여 10 내지 30 ㎜ 전후의 입도로 초기 분쇄한다.
상기 분쇄된 열경화성 고분자 폐고무재료는 재료 투입구(12)로 투입되어 실린더1(10a)에 의해 이송되고, 이때 스크류1(20a)의 헬리컬 이(21)에 형성된 돌기(21a)와 실린더1(10a)의 내부면에 형성된 격자형 주름홈(29a)에 의해 전단 마찰을 발생시키면서 1차적으로 조분쇄되고, 동시에 압축이 가중되면서 실린더2(10b)를 향하여 이송된다. 스크류1(20a)의 후단부에서 감소되는 헬리컬 이(21) 피치로 인하여 폐고무재료가 충진 압축된다. 상기 이송되는 폐고무재료는 스크류2(20b)의 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)에서 역방향으로 체류하면서 조밀하게 되어 더욱 극대하게 압축된다.
폐고무재료의 압축이 발생하는 동안 내부 온도가 상승되나, 열경화성 재료의 특성상 축적된 열에너지가 열가소성 소재와는 달리 용융되면서 열역학적으로 엔트로피(entropy)가 증가되는 방향으로 반응하지 않고, 기계적 전단력에서 열과 압력으로 변환되어 재료 내부에 축적된 내부에너지는 일정 수준에서 임계점에 도달한다. 상기 폐고무재료, 즉 열경화성 고분자 재료 내부에 축적된 내부에너지는 임계점에 도달한 후 계속되어 과잉 축적되는 에너지에 의해 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)의 종말부에서 순간적으로 일종의 폭발과 동시에 에너지가 발산되고, 이러한 에너지의 발산과 함께 폐고무재료가 분산되면서 2차 분쇄가 이루어진다.
상기 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)를 통과한 폐고무재료는 스크류2(20b)와 실린더2(10b) 사이의 보압 분쇄구간, 즉 보압분쇄부(29)를 통과하면서 압력이 보존되며 일정 시간 체류하게되어 3차적으로 더욱 미세한 입자로 분쇄된다. 상기 보압분쇄부(29)를 통과한 열경화성 고분자 폐고무재료는 스크류2(20b)를 지나면서 최종적으로 배출구(13)를 통하여 배출된다.
여기서, 본 발명의 이러한 모든 이송 및 분쇄 메커니즘은 투입된 폐고무재료의 상당한 전단응력의 발생을 요하므로, 상기 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)는 재료 흐름의 역방향과 순방향이 정밀하게 설계된 패턴(pattern)의 요함부로 구비되어야 하는 것이다.
상술한 과정을 거쳐 분쇄된 미세한 분말은 종래의 폐재료분말을 이용한 보도블록의 성형에 사용되는 우레탄계 바인더의 혼합처리 없이 100％ 재생 고무분말만을 금형 내에 투입하여 열과 압력만을 부여하는 간단한 압축성형만으로 고무시트의 제작이 가능하며, 동종의 고무재료 신재 내에 물성 기준이 허용 가능치의 범위 내에서 본 재생분말을 혼합할 시 양자의 화학결합을 통한 우수한 물성의 고무재료로 재사용된다. 즉, 본 발명으로부터 획득되는 폐고무 미세 분말은 10 내지 500 μ(micron) 미세한 입도로 얻어지며, 분말 표면이 화학적으로 활성화됨과 동시에 다공성 공극구조가 형성된다. 따라서 동종의 신재 내에 적용할 경우 신재와 안정된 화학결합을 형성하여 신재 물성의 95％ 이상을 회복하고, 바인더의 사용 없이 100％ 재생분말 만으로도 열과 압력만에 의한 성형만으로 우수한 고무 시트 등의 제조가 가능하다.
이하 구체적인 실시예1,2와 실험예1,2를 개시한다.
하기 실시예1,2에서는 성형 공정 중에 발생된 폐 불소고무 스크랩을 회수하여 KS M 6614-99, KS M 6518-96에 의거 본 발명의 고온전단분쇄기로 분쇄하고, 상기 분쇄된 폐재료를 동종의 불소고무 신재 내에 일부 적용하여 그 기계적 물성의 회복 정도를 평가하였다.
< 실시예 1 : 기본물성 평가 1 >
100％ 신재로 성형한 Sample 1과 재생 불소고무 분말을 80 PHR(part per hundred resin) 비율로 40％ 첨가하여 성형한 Sample 2의 물성을 비교 평가하였고, 그 결과는 표 1과 같다.
Rheometer t90 5:17 6:24
시험항목 SPEC. Sample 1 Sample 2
상온경도(shore A) 60±5 59 60
인장강도(㎏f／㎠) 100이상 100.4 100.3
신율(％) 200이상 321.6 288.6
내열시험 Sample 1 Sample 2
경도변화 0∼15 1 1
강도변화율 -30 이상 3.9 11.3
신율 변화율 -50 이상 -9.6 -3.9
내유시험(No.3 Oil) Sample 1 Sample 2
경도변화 -10 이상 0 0
강도변화율 -30 이상 -10.6 -7.7
신율 변화율 -20 이상 -11.6 -8.93
체적변화율 0∼25 - -
영구압축 줄음율 60％ 이하 1.7 10.3
< 실시예 2 : 기본물성 평가 2 >
실시예 1에 준하되, 불소 고무의 생지에 재생 불소고무 분말을 5, 10, 20, 30 PHR 비율로 혼합하여 각 시편의 기계적 물성을 평가하였고, 그 결과는 표 2와 같다.
배합항목 Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5
FKM신재 100 100 100 100 100
MT(N990) 30 30 30 30 30
MgO-D(고활성) 3 3 3 3 3
Ca(OH)2 6 6 6 6 6
재생분말 첨가량 0 5 10 20 30
총량 139 144 149 159 169
비중 1.8223 1.8294 1.8377 1.8510 1.8693
인장강도(Kgf／㎠) 94 92 93 90 92
파단신율(％) 374 376 374 367 373
경도 68 69 69 70 70
상기 실시예1,2의 평가 결과 최대 30 PHR 범위 내로 혼합할 경우 신재 물성의 95％ 수준의 물성을 회복하고 있으며, 표면 활성화 재생분말이 신재 내에서 신재와 화학적으로 안정된 결합을 이루고 있음을 확인하였다. 도 5에 도시된 바와 같이 표면에 상실(桑實) 형상과 유사한 미세 다공성 공극구조를 나타내고 있음을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 고온전단분쇄기으로부터 열경화성 고분자재료의 미세 분말은 액체질소를 이용한 냉각 분쇄방식으로부터 우수한 분쇄 효율과 생산성을 획득할 수 있다. 압축을 통한 내부에너지의 축적 및 폭발 과정을 거치면서 입도 표면의 가황 결합(∼Sx∼)이 분해되어 입도 표면이 부분적으로 탈류된다. 아울러 활성화된 active site가 미결합 상태로 존재하여 입도의 표면이 화학적으로 활성화되며, 입자 표면의 상태가 미세 다공성 공극구조를 형성하므로 표면적이 극대화되어 화학적 반응성 및 미세공극(micro pore)에 의한 물리적 흡착(physisorption) 및 화학적 흡착(chemisorption)이 이루어진다.
다음으로, 실험예1,2에서는 본 발명에 의해 분쇄되어 표면 활성화된 폐재료 분말의 입도 수율 개선 여부와 위 분말을 불소고무 신재에 일부 혼합하여 사용할 경우 재생 재료로서의 물성 회복 및 그 개선 정도를 한국화학시험연구원에 의뢰, 평가하였다.
실험예1,2에 있어서는 공히 본 발명의 리버스 헬리컬 전단분쇄부(28)가 형성된 고온 미세 분말화 장치, 즉 고온전단분쇄기를 조립하여 시운전하였다. 시운전 중 종래의 유사설비에 비하여 소음 및 진동에 대해 정숙운전을 유지하는 것을 확인하였고, 생산량은 향상은 110％ 향상으로 미소한 증가에 머물렀으나 입도수율에 있어서는 육안으로도 식별이 용이할 정도의 매우 우수하고 미세한 분말 상태를 나타내었다.
< 실험예 1 : 입도 평가 분석 >
2003년 11월 14일, 한국화학시험연구원에 의뢰하여 종래 설비에 의한 폐고무 분말과 본 발명에 의한 폐고무 분말의 혼합물을 LS Particle Size Analyzer(Beckman Coulter)를 통하여 분석하였다.
분석결과, 평균 164.9㎛의 입도를 획득하였고 도 6에 도시된 바와 같이 입자 분포(Particle Distribution)는 20㎛ ∼ 400㎛ 범위 대역에 넓게 분포되었고, 150㎛ 전후를 기점으로 집중적으로 분포되어 신재와 혼합될 시 고무 성형품 표면의 외관불량에 영향을 미치지 않는 100㎛ 이하의 입도가 25％ 정도를 나타내었다.
또한 리버스 헬리컬 전단분쇄부의 형상 및 구조 변경에 따른 개선 후에는 77.1㎛의 평균 입도를 나타내었고, 입자 분포는 10㎛ ∼ 200㎛ 범위 대역에서 넓게 분포되었고 90㎛ 전후를 기점으로 집중적으로 분포되었으며, 이는 도 7에 도시된 바와 같다. 또한 100㎛ 이하의 입도가 75％를 상회하는 것을 확인하였다. 따라서 폐고무 분말의 생산량에 있어서는 미소한 향상을 나타내었으나 입도 수율에 있어서는 현저한 개선 효과를 나타내었으며, 종래의 초저온 냉각방식에 의한 분쇄의 경우 100㎜ 이하 입도가 5％ 미만인 것을 감안하여 비교하였을 시 본 발명에 의한 분쇄의 경우 현저하게 개선된 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
< 실험예 2 : 물성 회복도 평가 분석 >
1) 평가 개요
2003년 11월 13일, 한국기술표준원에 의뢰하여 불소고무 신재 100％와 폐고무 재생분말 40％를 혼합한 혼합물을 KSM6614-99, KSM6782-99, KSM6784-99, KSM6788-99, KSM6789-99, KSM6791-00의 방법으로 시험하여 상온, 내열, 내유, 영구압축 줄음율 등을 분석, 평가하였고, 그 결과는 표 3과 같다.
배합비율 신재 개선 전 개선 후
신재(Wt.％) 100 60 60
재생재(Wt.％) 0 40 40
평가항목 SPEC. 신재 개선 전 개선 후
상온시험 경도(Shore A) 60±5 60 60 61
인장강도(Kgf／㎠) ≥100 101 89 96
신장율(％) ≥200 320 310 330
내열시험(175℃×70Hr) 경도변화 0∼15 0 1 5
인장강도 변화율(％) ≥-30 4 19 3
신장율 변화율(％) ≥-50 -10 0 -13
내유시험(No.3, 150℃×70Hr) 경도변화 ≥-10 0 1 -2
인장강도 변화율(％) ≥-30 -7 -1 -2
신장율 변화율(％) ≥-20 -13 3 -12
영구압축 줄음율(25％, 150℃×70Hr) ≤60％ 2％ 8％ 10％
불소 고무 신재와 리버스 헬리컬 전단분쇄부의 형상 및 구조 변경에 따른 개선 전,후의 3종의 시료를 비교할 시 신재와 40％의 배합비로 혼합된 개선 전 재생재료 역시 신재물성 대비 90％ 정도의 물성 회복도를 나타내었으며 KSM6614-99를 만족시키는 것을 확인하였고, 개선 후 재생재료의 경우 95％ 이상의 물성회복도를 나타내었다.
상기 실험예1,2를 통하여 미세분말의 입도수율 향상으로 인한 단위 질량당 입자 표면적의 증가와 동시에 입자 표면의 화학적 활성화가 개선되는 것을 확인하였다.
이상으로 본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법을 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다.
또한 본 발명에서 제시된 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 고안의 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.
예컨대 상기 실린더1의 직경과 스크류1의 총이높이 및 피치는 상기 투입구가 형성된 일단부에서 타단부를 향하여 감소되는 테이퍼형으로 형성될 수 있는 바, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 실린더1(10a′)과 스크류1(20a′)의 형성으로는 위 기술된 내용에 준하여 원통형으로 형성하되, 상기 실린더1(10a′)은 재료 투입구(12′)가 형성된 일단부에서 타단부를 향하여 직경이 감소되는 테이퍼(tapered)형으로 형성되도록 하고, 또한 스크류1(20a′)은 스크류2(20b′)를 향하여 내경은 증가되나 총이높이 및 피치가 점차 감소되어 형성될 수 있는 것은 자명하며, 이때 스크류1(20a′)의 이봉우리를 연결하는 가상의 선은 직선이며 이는 테이퍼된 실리더1(10a′)과 평햄함이 바람직하다.
실린더와 스크류의 형상이 기하학적으로 요부 변경된 설계는 본 발명의 요지 범위 내에 포함되는 것이며, 상기 변경된 설계에 따른 본 발명의 고온 미세 분말화 장치, 즉 고온전단분쇄기를 적용함에 있어서 실린더1,2(10a′,10b′) 및 스크류1,2(20a′,20b′)의 결합시 분쇄 재료의 조건에 따라 실린더1,2(10a′,10b′)와 스크류1,2(20a′,20b′)의 간격을 조절할 수 있는 것으로, 집중 분쇄가 발생되는 스크류1(20a′)과 실린더1(10a′)의 간극을 조절하기 위하여 협소한 간극이 요구될 시 도 8과 같이 스크류1(20a′)을 실린더1(10a′) 내측으로 깊이 인입시켜 장착되도록 하고, 반면 광대한 간극이 요구될 경우 도 9와 같이 스크류1(20a′)을 실린더1(10a′) 내측으로 미소 인입되게 형성함으로써 스크류1(20a′)과 실린더1(10a′)의 간격을 조정할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치 및 가황 재생고무 재료의 사용방법은 고무 또는 우레탄 등의 열경화성 고분자 폐재료를 전단 분쇄함으로써 입도 500㎛ 이하, 특히 대략 100㎛ 전후의 입도와 높은 수율이 확보되고 입자 표면에 다공성 공극구조와 활성화된 화학적 표면을 갖는 미세 활성화 분말을 재생산 할 수 있는 효과가 있다.
또한 열경화성 고분자 물질의 폐기물의 재자원화를 가능하게 하여 환경문제를 제거함으로써 친환경적이며, 재활용에 소요되는 제반 비용을 저감함으로써 경제성이 확보되는 효과가 있고, 활성화된 분말 자체만으로도 재사용이 가능하여 폐기물의 재자원화와 아울러 고부가가치 산업을 창출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 고온 미세 분말화 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 스크류의 헬리컬 이를 나타내는 부분 확대사시도.
도 3은 본 발명의 격자형 주름홈을 나타내는 부분 확대평면도.
도 4는 본 발명의 냉각 시스템을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 의해 분쇄된 고분자 폐고무재료를 나타내는 확대사시도.
도 6 내지 7은 본 발명에 의해 분쇄된 고분자 폐고무재료의 입도 분포를 나타내는 분석도.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고온 미세 분말화 장치를 나타내는 단면도.
*** 도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명 ***
10a : 실린더1 10b : 실린더2
12 : 재료 투입구 13 : 재료 배출구
20a: 스크류1 20b : 스크류2
21 : 헬리컬 이 21a : 돌기
28 : 리버스 헬리컬 전단분쇄부 29a : 격자형 주름홈
31 : 실린더 냉각덕트1 31a,32a : 냉매 유출구
31b,32b : 냉매 유입구 32 : 실린더 냉각덕트2
33 : 스크류 냉각덕트

Claims (10)

  1. 재료 투입구 및 배출구가 구비되고 내면에는 등간격으로 홈이 형성된 중공형 실린더;
    상기 실린더 내부에 구비되며 외면에는 헬리컬 이가 형성되고 회전하여 상기 투입구로부터 투입된 재료를 압축 분쇄하며 상기 배출구로 이송하는 이송 스크류;
    상기 이송 스크류에 축결합되어 회전력을 제공하는 회전력 제공수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실린더는 각각 투입구 및 배출구가 형성되고, 내면에는 격자형 주름홈이 형성된 원통형의 실린더1,2가 상호 축결합되어 형성된 것을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이송 스크류는,
    상기 실린더1 내부에 위치하며 선단부는 절두되어 상기 재료 투입구에서 재료 배출구를 향하여 단면이 증가되는 원추대형으로 형성되고, 후단부에는 등간격으로 곡선형 요함부가 구비되어 이송되는 재료를 분쇄하는 리버스 헬리컬 전단분쇄부가 형성된 이송 스크류1과;
    상기 실린더2 내부에 위치하며 단면이 일정한 원주형으로 형성되어 상기 스크류1과 상호 축결합되고, 상기 이송 스크류1로부터 분쇄 및 이송되는 재료를 보압 분쇄하여 상기 배출구로 이송하는 이송 스크류2로 형성됨을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이송 스크류1은 상기 절두된 선단부에서 후단부를 향하여 이 피치가 감소되며, 헬리컬 이의 총이높이가 일정함을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헬리컬 이에 다수의 돌기가 등간격으로 돌출된 것을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    각각 상기 실린더1,2의 단면 내부에 축방향으로 내설되며 유입구 및 유출구가 구비된 실린더 냉각덕트1,2;
    상기 이송 스크류 내부를 교차하며 내설되는 스크류 냉각덕트;
    상기 실린더 냉각덕트1,2 및 스크류 냉각덕트 내부를 각각 유동하며 상기 실린더1,2 및 스크류1,2의 열을 흡열하는 냉매;
    상기 냉매의 유동압력을 가감하여 상기 냉매를 순환시키는 냉매 순환수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스크류 냉각덕트는 상기 스크류 중앙부에 나선형 구간이 형성된 것을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더1의 직경과 스크류1의 총이높이 및 피치는 상기 투입구가 형성된 일단부에서 타단부를 향하여 감소되는 테이퍼형으로 형성됨을 특징으로 하는 가황 고무재료의 고온 미세 분말화 장치.
  9. 불소 고무 신재에 전단 분쇄된 재생 고무 분말이 5 내지 80 PHR 비율로 혼합되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가황 재생 고무재료의 사용방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 재생 고무 분말이 30 PHR 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 가황 재생 고무재료의 사용방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101654622B1 (ko) 2015-05-27 2016-09-07 우병옥 고무분쇄용 그라인딩 숫돌 냉각장치
KR101921857B1 (ko) * 2018-03-19 2018-11-23 이정운 폐고무 분말 제조 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723352B1 (ko) 2006-02-16 2007-05-30 주식회사 폴리원 에틸렌-프로필렌 고무(ｅｐｄｍ) 재생 분말을 이용한 고무조성물
KR100824583B1 (ko) * 2006-12-05 2008-04-24 원용 이 고분자재료 분쇄기
KR100901561B1 (ko) * 2007-11-21 2009-06-08 현대자동차주식회사 연속 압출 방식에 의한 폐고무의 탈황처리 방법
KR100928690B1 (ko) * 2008-08-05 2009-11-27 원용 이 직립형 고분자재료 분쇄기
KR100926346B1 (ko) * 2009-03-12 2009-11-10 주식회사 원 파워 폐타이어 탈황방법
CN109774101A (zh) * 2019-03-29 2019-05-21 常州工程职业技术学院 一种低温裂泡挤出机构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101227031B1 (ko) 2011-07-14 2013-01-28 주식회사 폴리원 가황 고무재료의 미세 분말화 장치
KR101654622B1 (ko) 2015-05-27 2016-09-07 우병옥 고무분쇄용 그라인딩 숫돌 냉각장치
KR101921857B1 (ko) * 2018-03-19 2018-11-23 이정운 폐고무 분말 제조 장치
WO2019182256A1 (ko) * 2018-03-19 2019-09-26 이승오 폐고무 분말 제조 장치

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