KR100558314B1 - 다가알콜계를 점결제로 하는 폐주물사의 재생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다가알콜계를 점결제로한 폐주물사의 재생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 CO₂ 주형은 주물사를 폐기물로 처리하여야 했으나, 본 발명은 점결재로 다가알콜을 사용하여 주형을 제조하게 되며, 분쇄기(111)가 내장된 호퍼(11)와, 모래를 이송 공급하는 컨베이어(121)가 내장된 이송슈트(12)와, 상기 모래로부터 점결제를 분리시키는 회전스크류(131)가 구비된 1차분리기(13)와, 진동을 발생시키는 진동모터(14)와, 다수의 날개(151)가 교호로 설치되는 2차분리기(15)와, 부유되는 분진만을 수거하는 분진수거장치(16)와, 낙하된 모래가 저장되는 저장통(17)으로 구성되는 폐주물사의 재생장치에 있어서, 상기 분진수거장치(16)는 2차분리기(15)에 의해 부유된 분진을 흡입하는 집진모터(161)와, 상기 집진모터(161)에 의해 흡입된 분진을 걸러내는 집진필터(162)와, 여과된 공기를 대기중으로 배출시키는 공기배출구(163)와, 상기 집진필터(162)에 흡착된 분진을 이송하는 분진슈트(164)와, 상기 분진슈트(164)에 의해 이송된 분진을 저장하는 집진통(165)을 구비하며, 자원의 재활용과 환경오염의 방지라는 효과가 있다.

다가알콜계, 재생장치

Description

다가알콜계를 점결제로 하는 폐주물사의 재생장치{Mold using polyvinyl alcohol and reclamating apparatus of used sand }

도1은 본 발명의 주물사의 재생장치의 구조를 도시한 측단면도.

도2는 본 발명의 주물사의 재생장치의 구조를 도시한 평면도.

도3은 본 발명의 다가알콜계인 폴리비닐 알콜을 점결재로한 주형과 종래의 규산소다를 점결재로한 주형의 잔류강도를 비교한 그래프.

도4는 본 발명의 폴리비닐 알콜을 첨가한 후 CO₂ 가스를 취입한 주형의 경우의 압축강도를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 주물사 재생장치 11 : 호퍼

12 : 이송슈트 13 : 1차분리기

14 : 진동모터 15 : 2차분리기

16 : 분진수거장치 17 : 저장통

111 : 분쇄기 121 : 컨베이어

131 : 회전스크류 151 : 날개

161 : 집진모터 162 : 집진필터

163 : 공기배출구 164 : 분진슈트

165 : 집진통 a : 규산소다의 그래프

b : 폴리비닐 알콜의 그래프 c : 폴리비닐 알콜주입의 주형의 압

축강도 그래프

본 발명은 다가알콜(폴리비닐 알콜)을 점결제로 사용하여 주형의 잔류강도를 낮추므로서 주물사를 둘러 싸고 있는 점결제가 쉽게 박리되어질 수 있게 한 다가알콜계를 점결제로 하는 주형과, 다가알콜계 점결제를 사용한 폐주물사를 신사(新砂)대용으로 재 사용할 수 있는 다가알콜계 점결제를 사용한 폐주물사의 재생장치에 관한 것이다.

일반적으로 주물사는 20∼70메시 안팎의 입도(粒度)를 가지는 주조용 모래에 각종의 화합물로 된 점결제를 함유시켜, 주조할 제품의 형상에 부합하는 주형(鑄型; 거푸집)을 만들어 주물제품을 주조하게 된다.

이때 용융금속이 주입되는 주형은 높은 온도에 의하여 각 주물사의 표면에 점결제가 탄화 경화되어 부착되고, 이와 같이 탄화 경화된 점결제가 부착된 폐주물사를 별도의 처리없이 다음의 주조에 바로 사용하게 되면, 주물사간의 결합력 저하와 주형의 통기성 저하와 같이 주물제품에 좋지 못한 영향을 미치는 요인이 발생하게 된다.

특히, CO₂ 주형은 사립에 대하여 규산소다를 기초로 한 점결제를 첨가한 주물사에 CO₂ 가스를 경화제로 취입하여 주형을 경화 즉, 취입된 CO₂ 가스가 규산소다와 화학반응을 일으켜서 Colloid상의 실리카겔(Silica gel)을 이루면서 사립을 결합하는 것으로서, 규산소다를 점결제로 하는 CO₂ 주형은 주탕후의 주형의 붕괴성이 나빠서 폐주물사의 재생이 곤란하여 주물사를 반복 사용에 어려움이 있어 주물폐사의 폐기비용이 증가하는 등의 결점이 있다.

또한 종래의 공개특허공보 1998-035741호는 주형작업이 끝난 주형틀로부터 얻어진 폐주물사를 호퍼(1) 및 벨트 콘베이어(2)를 통하여 수세통(3)에 넣고 물과 함께 교반하여 주물사에 묻어있는 수용성 접착제를 제거하고, 상기 세척된 주물사를 이송 스크류(10)가 구비된 이송장치(9)를 통하여 건조부(12)에 이송 건조시켜 재활용하고 있다.

상기한 습식 재생방법은 폐주물사의 표면에 강하게 부착된 점결제를 물세척만으로는 용이하게 제거시킬 수 없기 때문에 진동장치와 같은 부가적인 장치를 별도로 필요로 하였으며, 이때 발생되는 폐수는 환경오염을 유발하게 되어 이를 처리하는데 많은 어려움이 있었다.

또한, 건식 재생방법은 모래를 단단한 물체에 충돌시켜 모래표면의 점결제를 박리시키는 충격식과, 연마 저석에 낙하시켜 표면 부착물을 박리시키는 연마식 및 모래입자간의 마찰을 유도하여 표면 부착물을 마멸시키는 마찰식등이 있다.

상기한 방법에 있어 충격식은 모래입자의 파쇄 및 과다한 미립화를 초래하여 회수율을 저하시키고, 마찰식에서는 모래입자의 흐름이 원활하지 못하여 재생정도가 균일하지 못하였고, 재생모래를 자주 교체하는 경우 구조상 장치내부에 정체해 있는 모래가 많아 장치내의 잔류모래를 제거하는데 많은 시간의 소요와 번거로움이 초래되고 재생효율이 저하되는 등의 문제점이 있었다

또한, 기류에 의한 기계식 진동방법의 경우에는 진동장치의 전체적인 구성이 매우 복잡하게 되고, 폐주물사를 일정한 순도 이상의 주물사로 처리하는 데 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 폐주물사를 재생 및 수회 반복 사용도 가능하도록 다가알콜(폴리비닐 알콜)을 점결제로 사용하여 주형의 잔류강도를 낮추어 주물사를 둘러 싸고 있는 점결제가 쉽게 박리되어질 수 있게 하므로서 한번 사용된 주물사를 재처리하여 신사(新砂)대용으로 여러번 반복사용도 가능한 다가알콜계 점결제를 사용한 주형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 폐주물사의 표면에 부착된 점결제를 분리, 제거하는 폐주물사의 재생처리속도 및 주물사의 순도를 향상시키고, 폐주물사의 재생처리과정에서 발생하는 주물사의 파손을 최소화 및 재생장치의 전체적인 구성을 콤펙트화하여 좁은 공간에서도 주물사의 반복적인 재생처리가 가능한 다가알콜계 점결제를 사용한 폐주물사의 재생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주물사용 규사에 주형의 잔류강도를 낮추는 다가알콜계의 폴리비닐 알콜이 점결제로 소량 첨가하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 재생할 폐주물사를 분쇄하는 분쇄기가 내장된 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 위치하여 모래를 이송 공급하는 이송슈트와, 상기 이송슈트에 의해 공급된 모래로부터 점결제를 분리시키며 상부측으로 이송하는 회전스크류가 구비된 1차분리기와, 상기 회전스크류의 하부측에 설치되어 진동을 발생시키는 진동모터와, 상기 1차분리기와 나란히 설치되어 하부측으로 낙하는 모래로부터 분진과 점결재를 재차 분리시키도록 다수의 날개가 교호로 설치되는 2차분리기와, 상기 2차분리기와 나란히 설치되어 부유되는 분진만을 수거하는 분진수거장치와, 상기 2차분리기에 의해 하부측으로 낙하된 모래를 배출슈트를 통해 이송하는 저장통으로 구성되며, 상기 분진수거장치는 2차분리기에 의해 부유된 분진을 흡입하는 집진모터와, 상기 집진모터에 의해 흡입된 분진을 걸러내는 집진필터와, 여과된 공기를 대기중으로 배출시키는 공기배출구와, 상기 집진필터에 흡착된 분진을 이송하는 분진슈트와, 상기 분진슈트에 의해 이송된 분진을 저장하는 집진통을 구비하는 다가알콜계 점결제를 사용한 폐주물사의 재생장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 첨부된 도면을 살펴보면, 도1은 본 발명의 주물사의 재생장치의 구조를 도시한 측단면도이고, 도2는 본 발명의 주물사의 재생장치의 구조를 도시한 평면도이며, 도3은 본 발명의 다가알콜계인 폴리비닐 알콜을 점결재로한 주형과 종래의 규산소다를 점결재로한 주형의 잔류강도를 비교한 그래프이고, 도4는 본 발명의 폴리비닐 알콜을 첨가한 후 CO₂ 가스를 취입한 주형의 경우의 압축강도를 나타낸 그래프이다.

기존 CO₂ 주형은 주물사에 규산소다를 점결제로하고 CO₂ 가스를 경화제로 사용하였으나 이는 주조후 실리카겔의 축합과정에 의하여 탈수가 진행되며 이로 인하여 주형이 고형화되는 현상을 초래하여 주형의 탈사가 어려우며, 재생처리가 불가능하도록 경화되는 현상이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 주형은 점결제로 다가알콜(폴리비닐 알콜)을 사용하여 주형의 잔류강도를 낮추어 주물사를 둘러 싸고 있는 점결제가 쉽게 박리되도록 개발하였다.

즉, 주물사에 규산소다를 점결재로하고 이산화탄소(CO₂)가스를 경화제로 사용하는 주형에 있어서, 상기 점결재를 다가알콜을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 다가알콜계를 점결제로 하는 주형이 본 발명의 특징이다.

또한 본 발명의 주물사의 재생장치의 구조를 도시한 도1과 도2에 도시된 바와 같이, 재생할 폐주물사를 분쇄하는 분쇄기(111)가 내장된 호퍼(11)와, 상기 호퍼(11)의 하부에 위치하여 모래를 이송 공급하는 컨베이어(121)가 내장된 이송슈트(12)와, 상기 이송슈트(12)에 의해 공급된 모래로부터 점결제를 분리시키며 상부측으로 이송하는 회전스크류(131)가 구비된 1차분리기(13)와, 상기 회전스크류(131)의 하부측에 설치되어 진동을 발생시키는 진동모터(14)와, 상기 1차분리 기(30)와 나란히 설치되어 하부측으로 낙하는 모래로부터 분진과 점결재를 재차 분리시키도록 다수의 날개(151)가 교호로 설치되는 2차분리기(15)와, 상기 2차분리기(15)와 나란히 설치되어 부유되는 분진만을 수거하는 분진수거장치(16)와, 상기 2차분리기(15)에 의해 하부측으로 낙하된 모래가 저장되는 저장통(17)으로 구성되게 된다.

그리고 상기 분진수거장치(16)는 2차분리기(15)에 의해 부유된 분진을 흡입하는 집진모터(161)와, 상기 집진모터(161)에 의해 흡입된 분진을 걸러내는 집진필터(162)와, 여과된 공기를 대기중으로 배출시키는 공기배출구(163)와, 상기 집진필터(162)에 흡착된 분진을 이송하는 분진슈트(164)와, 상기 분진슈트(164)에 의해 이송된 분진을 저장하는 집진통(165)을 구비하게 되는 구조이다.

즉, 본 발명의 폐주물사 재생장치는 주조공정에서 사용된 사형(沙型)을 분쇄기로 분쇄한 후 건조로 및 철분제거장치를 거쳐 호퍼(11)로 분쇄된 폐주물사가 공급된다.

그리고 주형작업이 끝난 주형틀을 진동 탈사기에 넣고 진동 탈사하여서 된 폐주물사를 호퍼(11)내에 부설된 분쇄기(111)에 넣고 파쇄시킨다. 이때 파쇄된 폐주물사는 일정 매쉬(mesh)를 갖는 진동체를 통과시면서 호퍼의 하부측에 저장된다.

폐주물사를 호퍼에 이송시키는 이송수단으로서는 벨트콘베이어와 같은 구조가 아닌 기존과 같은 원통체 내에 스크류를 구비한 이송수단 등 여타 이송수단 등을 통하여도 가능하다.

또한 분쇄기(111)는 폐주물사의 분쇄효율을 높이기 위해 양쪽 스크류에 각각 톱니부를 갖는 구조 또는 기존의 여타 파쇄 수단을 갖는 구조로 가능하므로 그에 한정하지 않는다.

상기 호퍼(11)의 출구 직경은 시간당 폐주물사 처리량을 일정하게 유지하며 모래 입자간의 마찰조건이 일정하게 유지되도록 미리 계획된 크기로 조정되며, 상기 호퍼(11)의 출구로부터 연속적으로 일정한 양이 자유 낙하되면 폐주물사는 전기모터(M)에 의해 구동되는 이송슈트(12)에 의해 1차분리기(13)의 내측으로 이송 공급된다.

그리고 1차분리기(13)에 공급된 폐주물사는 진동모터(14)에 의해 회전 운동하는 회전스크류(131)에 의해 하부측에서 상부측으로 회전 이송되고, 상기 회전스크류(131)에 의해 이송되어지는 모래는 이들 입자간에 서로 부딪히게 될때 그 모래 표면에 부착된 여러형태의 점결제가 서로 마모 분리되어지며 폐주물사를 재생시키게 되는 1차재생 작업이 이루어 진다.

이후, 모래는 회전스크류(131)에 의해 상부측으로 이송됨과 동시에 진동모터(14)에 의해 진동을 일으킴에 따라 모래는 입자간에 마찰이 발생되어지며 2차 재생이 이루어진다.

이러한 재생공정에서 모래의 흐름을 원활하게 유도하여 재생효율을 높이고 재생시 발생되는 분진은 본체에는 집진모터(161)에 의해 분진수거장치(16)로 흡입되고, 여과된 공기는 공기배출구(163)를 통해 대기중으로 배출되고 분진은 모두 집진필터(162)의 표면에 흡착되게 된다.

한편, 회전스크류(131)에 의해 상부측으로 이송되어지며 점결재가 분리된 모 래는 다시 2차분리기의 내측에 교호로 설치되는 날개(151)에 부딪히며 하부측으로 떨어지고, 이때 날개(151)에 부딪히는 모래는 분리되지 않은 점결재 및 분진이 마저 분리되며 그 하부측에 모이안 후 배출슈트에 의해 저장통(17)으로 운반 저장하게 된다. 이때 모래로부터 분리되어 부유되는 분진은 그 일측에 부설된 분진수거장치(16)에 모두 포집되게 된다.

그리고 본 발명의 다가알콜계인 폴리비닐 알콜을 점결재로한 주형과 종래의 규산소다를 점결재로한 주형의 잔류강도를 비교한 그래프인 도3을 살펴보면, 본 발명인 다가알콜계인 폴리비닐 알콜을 점결재로한 주형은 고온의 잔류강도가 현저히 낮아 주조후 탈사와 재생공정을 거쳐 재생되게 됨을 알 수 있다.

또한 본 발명의 폴리비닐 알콜을 첨가한 후 CO₂ 가스를 취입한 주형의 경우의 압축강도를 나타낸 그래프인 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 주형으로서의 역할을 충분히 할 수 있는 강도가 형성됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 여러 형태의 주조공정에서 사용된 폐주물사를 적은 비용으로 다시 쓸 수 있도록 재생함은 물론, 신사(新沙)도 본 발명에 의한 재생공정을 거치면 입형(粒形)이 개선되는 등 주물사가 갖추어야 할 기능적 특성이 향상되어 산업폐기물로 분류된 폐주물사를 재사용함으로써 천연자원인 모래의 고갈예방 및 폐주물사 매립으로 발생되는 환경오염의 방지 및 마멸된 분진을 집진하여 토분, 소성벽돌, 경량 다공재 등의 원료로 활용함으로서 폐기물의 완전 무배출로 환경보호 및 청정생산기술을 제공하는 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 주물사에 규산소다를 점결재로하고 이산화탄소(CO₂)가스를 경화제로 사용하는 주형의 상기 점결재를 다가알콜로 사용하고, 재생할 폐주물사를 분쇄하는 분쇄기(111)가 내장된 호퍼(11)와, 상기 호퍼(11)의 하부에 위치하여 모래를 이송 공급하는 컨베이어(121)가 내장된 이송슈트(12)와, 상기 이송슈트(12)에 의해 공급된 모래로부터 점결제를 분리시키며 상부측으로 이송하는 회전스크류(131)가 구비된 1차분리기(13)와, 상기 회전스크류(131)의 하부측에 설치되어 진동을 발생시키는 진동모터(14)와, 상기 1차분리기(30)와 나란히 설치되어 하부측으로 낙하는 모래로부터 분진과 점결재를 재차 분리시키도록 다수의 날개(151)가 교호로 설치되는 2차분리기(15)와, 상기 2차분리기(15)와 나란히 설치되어 부유되는 분진만을 수거하는 분진수거장치(16)와, 상기 2차분리기(15)에 의해 하부측으로 낙하된 모래가 저장되는 저장통(17)으로 구성되는 폐주물사의 재생장치에 있어서,

   상기 분진수거장치(16)는 2차분리기(15)에 의해 부유된 분진을 흡입하는 집진모터(161)와, 상기 집진모터(161)에 의해 흡입된 분진을 걸러내는 집진필터(162)와, 여과된 공기를 대기중으로 배출시키는 공기배출구(163)와, 상기 집진필터(162)에 흡착된 분진을 이송하는 분진슈트(164)와, 상기 분진슈트(164)에 의해 이송된 분진을 저장하는 집진통(165)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다가알콜계를 점결제로한 폐주물사의 재생장치.

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