KR100859812B1 - 폐자재를 이용한 재생원료의 제조장치 - Google Patents

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Abstract

폐자재를 용융시킬때 발생되는 수증기와 유해가스를 포집하여 소각시키며, 유해가스의 배출을 극대화시킬 수 있는 재생원료의 제조장치가 개시된다. 본 발명에 따른 장치는 1차 용융과 2차 용융으로 구분될 수 있는데, 먼저, 1차용융은 가열로를 갖춘 하우징내에 이송스크류에 의해 폐자재를 이송시키면서 용융시키고 유해가스 및 수증기를 포집하여 소각시키도록 마련된다. 이때, 이송스크류는 투입호퍼측에서부터 배출구측 인접부위까지 정방향스크류가 형성되고, 나머지 끝부위에는 정방향스크류의 나사산보다 더 큰 폭을 갖는 역방향스크류가 형성된다. 그리고 수증기의 포집은 이송스크류의 시작부위에 제1포집관을 연장시키고, 유해가스의 포집은 정방향스크류와 역방향스크류가 교차되는 부분에 제2포집관을 형성시키며, 역방향스크류의 끝부분에 다시 제3포집관을 형성시켜 제1포집관과 제2포집관과 제3포집관의 상부에 집진기를 구비하여 버너에 의해 유해가스를 소각 연소시키도록 마련된다. 그리고 배출구측에는 수냉식 냉각을 처리하고, 냉각된 후 압착롤에 의해 압착시켜 재생원료를 출구시킨다. 한편, 2차용융은 1차용융의 배출구 하부에 설치될 수 있는데, 2차 용융에서는 완전 겔상태로 가공하여 수냉식 냉각 처리부로 이송시켜준다.

Description

폐자재를 이용한 재생원료의 제조장치{Manufacturing Apparatus of recycling materials using waste plastics}
도 1은 종래기술에 따른 재생원료 제조장치를 나타낸 도면이며, 그리고
도 2는 본 발명에 따른 재생원료 재생장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 재생원료의 제조장치 110, 130 : 1차, 2차 용융기
111, 131 : 하우징 114, 132 : 이송스크류
117, 133 : 모터 125, 134 : 가열로
115 : 정방향스크류 116 : 역방향스크류
120 : 집진기 121, 122, 124 : 제1, 제2, 제3 포집관
123 : 버너 140 : 물분사 노즐
150 : 압착롤
본 발명은 폐자재를 이용해 재생원료를 제조하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 폐복합필름이나 폐비닐 등의 기타 폐합성수지는 생활 및 산업분 야에서 광범위하고 유용하게 활용되는 소재인데 반하여, 재생에 많은 어려움이 따르고 있다. 따라서 재생되지 않고 사용 후 폐기되는 경우 환경을 중대하게 오염시키게 되며, 단순히 소각시킬 경우에도 대기 오염은 물론 자원을 낭비하게 되는 많은 문제점을 안게 된다.
이처럼 폐자재를 재생하기 위해 개발된 여러 형태의 장치가 개시되고 있다.
예를 들어 최근에 공개된 대한민국 공개특허 제2005-99486호에서는 합성수지 재생장치가 개시되고 있다. 이 장치에서는 도 1에서 보는 바와 같이 투입구(3)를 통해 들어온 폐자재를 용융부에서 발열체(11)에 의해 가열 용융시키고, 용융된 폐자재를 한쌍의 스크루(21,22)가 구비된 교반부에서 스크루(21,22)에 의해 이동시키면서 혼합 및 교반시키고, 교반부의 출구측에 교반부와 직교되는 한쌍의 스크루(31)에 의한 압출부를 두어 압출시키며, 압출되어 배출되는 폐자재를 압착부에서 한쌍의 드럼(41,42)사이를 통과시키면서 패널형태로 제작되는 것이다.
그러나 상기 합성수지 재생장치에서는 용융시킬때 배출되는 유해가스를 처리할 수 있는 부분이 마련되지 않아 심각한 공해를 유발할 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폐자재를 용융시킬때 발생되는 수증기와 유해가스를 3곳에서 포집하여 소각시키며, 유해가스의 배출을 극대화시키기 위해 서로 상반되는 스크류를 이용하는 재생원료의 제조장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
가열로를 갖춘 하우징에 투입호퍼 및 배출구를 구비하며, 하우징내에 이송스크류에 의해 폐자재를 이송시키면서 1차 용융시켜 재생원료를 제조하는 장치로서,
이송스크류는 투입호퍼측에서부터 배출구측 인접부위까지 정방향스크류가 형성되고, 나머지 끝부위에는 정방향스크류의 반대되는 역방향스크류가 형성됨을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 재생원료 제조장치를 제공한다.
여기에서, 역방향스크류의 나사폭은 정방향스크류의 나사폭보다 큼이 바람직하다.
또한, 이송스크류의 투입호퍼측에는 하우징과 연통되어 수증기를 흡입하는 제1포집관이 구비되고, 정방향스크류와 역방향스크류가 교차되는 부분에는 하우징과 연통되어 유해가스를 흡입하는 제2포집관이 형성되며, 역방향스크류가 끝나는 부분에는 하우징과 연통되어 유해가스를 흡입하는 제3포집관이 형성되어 제1포집관, 제2포집관 및 제3포집관의 상부에는 포집된 유해가스를 소각 연소시키도록 버너를 갖는 집진기가 구비될 수 있다.
또한, 배출구의 하부측에는 유출용융물을 냉각시키기 위한 물분사 노즐과, 냉각된 용융물을 판 형상으로 성형시키는 압착롤이 구비될 수 있다.
그리고 배출구의 하부측과 물분사 노즐의 사이에는 유출용융물을 받아 다시 이송시키면서 겔상태로 2차 용융시키도록 하우징과, 이송스크류와, 가열로가 더 구비될 수도 있다.
이때, 압착롤은 상,하에 다수개의 롤러가 서로 깍지껼합되듯 배치됨이 바람 직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐자재를 이용한 재생원료의 제조장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 폐자재를 이용한 재생원료의 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 장치(100)는 1차용융기(110), 집진기(120) 및 가열로(125)를 포함한다.
1차용융기(110)는 길다란 관형상의 하우징(111) 일측에 폐자재 투입호퍼(112)가 형성되고, 타측에는 하부 방향으로 연장되는 배출구(113)가 형성되어 투입호퍼(112)와 하우징(111)과 배출구(113)가 연통된다.
이러한 1차용융기(110)의 내부에는 구동모터(117)에 의해 연결되어 회전되는 이송스크류(114)가 구비된다. 이때, 이송스크류(114)는 두개의 서로 상반되는 스크류로 형성되는데, 마지막 끝부분에서 반대방향으로 스크류가 형성된다. 즉, 이송스크류(114)는 투입호퍼(112)측에서부터 거의 끝부분까지 폐자재를 배출구(113)측으로 이송시키기 위한 정방향스크류(115)가 형성되고, 끝부분에서 폐자재를 투입호퍼(112)측으로 이송시키도록 하는 역방향스크류(116)가 형성된다. 이때, 역방향스크류(116)는 정방향스크류(115)보다 나사산의 폭이 더 넓게 형성된다.
한편, 1차용융기(110)에는 수증기를 포집하는 제1포집관(121)과, 유해가스를 포집하는 제2포집관(122)이 하우징(111)과 연통되면서 상측으로 연장되고, 제1포집관(121) 및 제2포집관(122)의 상단에는 수증기와 유해가스를 모아 소각시키는 집진기(120)가 형성된다. 여기에서 수증기를 포집하는 제1포집관(121)은 폐자재가 가열되기 시작하면 수증기는 처음부터 발생되므로 하우징(111)의 시작부분이나 중간부분에서 형성되고, 유해가스를 포집하는 제2포집관(122)은 정방향스크류(115) 및 역방향스크류(116)가 교차되는 부분에 형성된다. 그리고 제1포집관(121) 및 제2포집관(122)내에는 수증기 및 유해가스를 빨아들이기 위한 송풍기(f)가 구비된다. 또한, 역방향스크류(116)가 끝나는 부분(배출구(113)의 상부)에는 잔존될 수 있는 유해가스를 최종적으로 더 흡입하는 제3포집관(124)이 하우징(111)과 연통되어 집진기(120)로 연장될 수도 있다.
따라서 정방향스크류(115)에 의해 용융되면서 이송되던 폐자재들이 역방향스크류(116)를 만나면서 더욱 활발하게 뒤섞여 교반되어지고, 이에 따라 내포되어 있던 유해가스들이 모두 빠져나와 제2포집관(122)을 통해 집진기로 모이게 된다.
그리고 역방향스크류(116)에 의해 용융된 폐자재가 배출되지 못하는 것은 아니고, 교차지점에서 뒤섞이다가 계속해서 밀려오는 폐자재들이 많이 응집된 상태에서 역방향스크류(116)의 나사산 폭이 정방향스크류(115)의 나사산 폭보다 넓기 때문에 역방향스크류(116)부분에 1차용융된 폐자재들이 꽉 차이면서 서서히 밀려나가게 되는 것이다. 따라서 배출구(113)에서는 용융된 폐자재가 고밀도의 균일한 형상으로 배출될 수 있다.
또한, 1차용융기(110)에는 하우징(111)을 가열하여 내부의 폐자재를 용융시키는 가열로(125)가 하우징(111)의 하부에 구비된다. 여기에서, 1차용융기(110)에서는 투입된 폐자재를 이송속도 및 가열온도를 조절하여 75~90% 정도 용융시킨다. 즉, 1차용융기(110)에서는 폐자재를 완전히 용융시켜 겔(gel)상태로 하지는 않고 교반 및 압출될 수 있는 정도만 처리한다.
여기에서, 가열로(125)의 가열온도는 250~300℃가 적절한데, 250℃이하에서는 폐자재의 용융이 안 될 수 있고, 300℃가 넘어가면 폐자재가 소각될 수 있는 위험이 있다. 그리고 특정온도를 선택하기 보다는 상기와 같은 일정범위로 하는 것은 각 폐자재의 융점이 서로 다를 수 있기 때문이다.
그리고 집진기(120)에는 포집된 유해가스를 800~1,200℃로 소각시키기 위해 버너(123)가 구비된다.
다음으로 본 발명은 2차용융기(130)를 더 포함한다.
2차용융기(130)는 1차용융기(110)에서 75~90%정도만 용융시킨 압출물을 받아 완전한 겔상태로 가열시킨다.
이러한 2차용융기(130)는 1차용융기(110)와 마찬가지로 모터(133)에 의해 구동되는 이송스크류(132)가 내장된 하우징(131)을 구비하고, 하우징(131)의 하부에 가열로(134)를 구비한다. 이때의 가열로(134)는 폐자재가 1차용융에서 75~90% 정도가 용융되었으므로 나머지 10~25%만 용융시키면 되므로 1차용융에서의 온도보다 낮은 150~200℃가 적당하다. 따라서 2차용융기(130)에서의 압출물들은 이송스크류(132)에 의해 이송되면서 용융되어 겔상태로 배출되게 된다.
이와 같이 2차용융기(130)에서 배출되는 용융물은 2차용융기(130)의 출구에서 물분사 노즐(140)에 의한 수냉식으로 냉각처리된다. 여기서의 냉각은 완전한 고형으로 성형함이 아니고 수냉에 의한 물적심 정도만 수행하여 반죽형태로 되는 것 이 올바르다.
이때, 물분사 노즐(140)은 반드시 2차용융기(130)의 출구쪽에서만 구비되는 것이 아니고, 1차용융기(110)의 배출구(113)쪽에서도 구비될 수 있다. 즉, 1차용융만 끝내고 냉각처리 될 수도 있고, 1차 및 2차 용융을 끝내고 냉각처리 될 수도 있음을 말한다.
그리고 냉각된 용융물은 압착롤(150)에 의해 압착되면서 판재형상으로 완성된다. 여기에서, 압착롤(150)은 상,하부에 다수개의 롤러가 교대로 배치되면서 상, 하부의 롤러들이 서로 깍지결합되듯 배치되어 용융물이 지그재그 방향으로 오르락 내리락 하면서 반죽 성형 배출된다.
이와 같이 압착롤(150)에서 배출되는 재생원료는 절단기에 의해 적절한 크기로 절단 커팅되어 재생원료로 사용이 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 재생원료 제조장치는 합성수지류의 폐자재를 이용하여 재생가능한 고품질의 원료로 가공할 수 있고, 이 과정에서 발생될 수 있는 각종 유해가스들을 효율적으로 분리, 소각처리하여 심각한 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 장치에서 생산된 원료는 대체에너지연료로 사용하여도 큰 효과적이고, 석유와 경유의 열량에 비하여 별반 차이가 없으며, 환경오염에 대한 법적환경기준치 이하의 수치를 나타낸다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 가열로(125)를 갖춘 하우징(111)에 투입호퍼(112) 및 배출구(113)를 구비하며, 상기 투입호퍼(112)측에서부터 배출구(113)측 인접부위까지 정방향스크류(115)가 형성되면서 나머지 끝부위에는 상기 정방향스크류(115)의 반대되는 역방향스크류(116)가 형성되는 이송스크류(114)에 의해 폐자재를 이송시키면서 1차 용융시켜 재생원료를 제조하는 장치에 있어서,
    상기 이송스크류(114)의 투입호퍼(112)측에는 상기 하우징(111)과 연통되어 수증기를 흡입하는 제1포집관(121)이 구비되고, 상기 정방향스크류(115)와 상기 역방향스크류(116)가 교차되는 부분에는 상기 하우징(111)과 연통되어 유해가스를 흡입하는 제2포집관(122)이 형성되며, 상기 제1포집관(121) 및 제2포집관(122)의 상부에는 포집된 상기 유해가스를 소각 연소시키도록 버너(123)를 갖는 집진기(120)가 구비됨을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 재생원료 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 역방향스크류(116)가 끝나는 부분에는 상기 하우징(111)과 연통되어 유해가스를 흡입하는 제3포집관(124)이 형성되어 상기 집진기(120)로 연장되는 것을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 재생원료 제조장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 배출구(113)의 하부측에는 유출용융물을 냉각시키기 위한 물분사 노즐(140)과, 냉각된 용융물을 판 형상으로 성형시키는 압착롤(150)이 구비됨을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 재생원료 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 배출구(113)의 하부측과 상기 물분사 노즐(140)의 사이에는 유출용융물을 받아 다시 이송시키면서 겔상태로 2차 용융시키도록 하우징(131)과, 이송스크류(132)와, 가열로(134)가 더 구비됨을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 재생원료 제조장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 압착롤(150)은 상,하에 다수개의 롤러가 서로 깍지결합되듯 배치됨을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 재생원료 제조장치.
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