KR100963185B1 - 폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치는, 성형부를 전체 냉각하는 제 1 냉각부와 함께 성형부의 앞쪽 부분을 추가 냉각하는 제 2 냉각부가 구성되어, 흙과 이물질 등이 묻어 있는 폐비닐, 폐합성수지 등을 세척하지 않고 그대로 용융시켜 성형할 수 있도록 구성됨으로써, 별도의 코팅 공정을 거치지 않고, 한 번의 성형 공정만으로, 성형품의 중간부에 이물질이 많이 존재하고 외피부에는 이물질이 거의 존재하지 않은 폐합성수지류 성형품을 생산할 수 있고, 특히 다단 냉각부의 구성을 통해, 폐합성수지 성형품을 초기에 급속 냉각시킴으로써, 제품의 성형성은 물론 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

폐비닐, 폐합성수지, 세척, 압출, 성형, 냉각, 완충, 윤활유

Description

폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품{Device recycling waste-plastics, and products manufactured by the same}

본 발명은 농가 또는 공업용 폐비닐, 폐합성수지 등을 재생하여 사용할 수 있게 하는 장치 및 성형품에 관한 것으로서, 특히 흙과 이물질 등이 묻어 있는 폐비닐, 폐합성수지 등을 세척하지 않고 그대로 용융시켜 재생할 수 있도록 한 폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품에 관한 것이다.

산업 발전에 따라 매년 발생하는 폐비닐과 폐합성수지의 양은 급격한 증가세에 있으며, 이로 인해 환경오염 문제가 커지고 있다.

이러한 폐비닐 및 폐합성수지는 난분해성으로 인해 매립지 조기 안정화를 저해하며, 소각에 의한 처리 시는 일부 열에너지를 이용할 수 있는 부분이 있지만 많은 경제적인 손실을 초래하고, 또한 다이옥신 등 유독성 가스를 배출하여 사회적인 문제를 야기 시키고 있다.

따라서 폐비닐 및 폐합성수지의 재활용은 국가의 환경오염 문제를 해결함은 물론 천연자원이 부족한 우리나라에서 자원의 재활용이라는 점에서 산업발전에 중요한 영향을 미치기 때문에 이를 해결할 수 있는 재활용 기술개발이 절실히 요구되 고 있으며, 국가에서도 폐비닐 및 폐합성수지류 재활용을 위한 다양한 지원시스템을 운영하고 있는 실정이다.

여기서, 현재 일반적으로 이용되고 있는 폐비닐 재생 방법에 대해 간단히 살펴보고, 이에 따른 문제점을 설명하면 다음과 같다.

농가나 공장 등에서 사용한 폐비닐을 수거하여 재활용 공장으로 보내면, 폐비닐을 분쇄기에 넣고 분쇄하게 된다. 이후 분쇄된 폐비닐에 묻어 있는 흙 등의 이물질을 제거하게 되는데, 통상 세척 장치를 이용하여 폐비닐에 묻어 있는 이물질을 제거하게 된다.

다음, 세척한 폐비닐을 탈수 또는 건조한 다음, 압출장치에 투입하여 수지재로 성형함으로써 각종 재활용 수지 제품을 제작할 수 있게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 폐비닐 재생 방법은 폐비닐에 묻어 있는 흙 등의 이물질을 제거하기 위해, 별도의 세척 공정을 거친 다음, 탈수 및 건조 작업을 진행하고, 이후에 압출하여 성형하기 때문에 세척 및 건조 등에 많은 시간이 소요되어 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 폐비닐 재생을 위한 비용도 커지게 됨으로써, 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 종래 폐비닐 재생 방법을 통해 제작된 재활용 합성수지 성형품은 통상 폐비닐을 용융한 수지재만으로 성형되어 제작되기 때문에 전체적으로 강도가 떨어지는 문제가 발생된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 새로운 강성 보강용 재료를 추가할 경우에, 제조 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 재활용 비용도 상승하게 되어 이 또한 경제성이 떨어지는 문제점이 발생된다.

한편, 폐비닐에 이물질이 묻은 상태 그대로 압출하여 성형하게 되면, 재활용 성형품의 표면에 이물질이 그대로 노출되어, 성형품의 표면이 거칠어져 상품성이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 성형품의 조직이 치밀하지 못하여 이물질을 중심으로 크랙 등이 발생할 경우에 쉽게 파손되는 등 강도가 현저히 떨어지는 문제점이 발생된다.

물론, 폐비닐 등에 이물질이 묻은 상태 그대로 성형한 후에, 성형품의 외면에 추가로 코팅하여 표면을 매끄럽게 성형할 수 있으나, 이때에는 별도의 코팅 공정이 추가됨으로 인해 생산성은 물론, 경제성이 떨어지는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폐비닐 또는 폐합성수지 등에 묻어 있는 이물질을 세척하지 않고 그대로 용융시켜 합성수지 성형품을 제작할 수 있도록 구성함으로써 재활용 처리가 불가능하였던 폐수지류를 용이하게 재활용할 수 있는 폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품을 제공하는 데 목적이 있다.

특히, 본 발명은, 별도의 코팅 공정을 거치지 않고, 한 번의 성형 공정만으로, 성형품의 중간부에 이물질이 많이 존재하고 외피부에는 이물질이 거의 존재하지 않도록 성형함으로써 외면이 매끄러우면서도 제품의 변형률은 최소화할 수 있고, 또한 강도도 향상되도록 하여 성형 제품의 상품성을 높일 수 있는 폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품을 제공하는 데 추가적인 목적이 있다.

또한 본 발명은, 용융수지의 배출 및 경화가 원활하게 이루어질 수 있도록 성형부에 다단 냉각부를 구성함으로써 합성수지 성형품이 막힘없이 원활하게 성형되어 배출될 수 있는 폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치는, 이물질이 포함된 용융합성수지(이하 '용융수지'라 함)를 강제 압출하는 압출부와; 상기 압출부에 연결되고 압출부에서 압출된 용융수지가 통과하면서 특정 형상으로 성형된 후에 배출되는 성형부와; 상기 성형부를 통과하면서 상기 성형부의 내부로 압출된 용융수지를 경화시킬 수 있도록 급랭시키는 제1 냉각부와; 상기 성형부의 외부에서 성형부 쪽에 냉각 유체를 공급하면서 성형부를 냉각시키는 제2 냉각부를 포함하며, 상기 성형부 내에서 용융수지가 경화되면서 합성수지 성형품이 성형될 때, 상기 압출부와 제 1 및 제 2 냉각부의 작용에 의해, 상기 합성수지 성형품이 중심부와 이 중심부 양쪽에 외피부가 형성되는 삼층 구조로 성형되되, 상기 중심부에는 상기 외피부의 이물질 포함량에 비하여 상대적으로 이물질 포함량이 많은 용융수지가 경화되고, 상기 외피부에는 상기 중심부의 이물질 포함량에 비하여 상대적으로 이물질 포함량이 작은 용융수지가 지속적으로 침투하면서 경화될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 폐합성수지류 재생 장치는, 상기 성형부를 침수 방식으로 냉각시킬 수 있도록 냉각 유체가 저장되는 침수 탱크가 포함되어 제 3 냉각부를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 제 2 냉각부는, 상기 성형부를 이루는 금형의 외면에 냉각 유체를 분사하면서 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제 2 냉각부는, 상기 성형부를 이루는 금형의 외면에 냉각 공간을 형성하여 냉각 공간 내에 냉각 유체를 공급함으로써 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성될 수도 있다.

이와 같은 상기 제 2 냉각부는, 상기 성형부의 입구부 쪽에 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 성형부를 이루는 금형의 외곽에는 금형을 지지하는 복수의 지지 플레이트가 일정 간격마다 설치되고, 상기 지지 플레이트에는 상기 제 2 냉각부에 냉각 유체를 공급하는 냉각수 공급통로가 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 냉각수 공급통로는 지지 플레이트에 형성된 중앙홀과, 이 중앙홀에서 금형의 외면 방향으로 관통되어 냉각 유체를 공급하는 분사홀로 이루어질 수 있다.

또한 상기 지지 플레이트는 상기 금형에 근접할수록 점차 좁아지는 경사면을 갖고, 상기 분사홀은 상기 경사면을 관통하여 냉각 유체를 분사하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 지지 플레이트에는 상기 제 2 냉각부의 냉각 공간을 형성토록 냉각 커버가 씌워지는 것이 바람직하다.

상기 성형부는, 합성수지 성형품이 배출되는 방향으로, 금형 앞쪽 부분에 금형의 외곽을 지지하는 지지 플레이트가 설치됨과 아울러, 상기 제 2 냉각부가 구성되고, 상기 지지 플레이트가 설치되지 아니한 금형의 뒤쪽 부분에, 상기 용융수지가 압출 성형되는 과정에서 부피가 팽창할 경우에 금형이 일정정도 벌어지도록 하는 완충기구가 설치될 수 있다.

상기 성형부에는, 상기 성형부에서 용융수지 성형품의 배출이 용이하게 이루어지도록 윤활유를 공급하는 윤활유 공급부가 구비되는 것이 바람직하다.

다음, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 폐합성수지류를 이용하여 성형된 성형품은, 상기한 폐합성수지류 재생 장치에 의해 성형되는 것으로서, 중심부와 이 중심부 양쪽에 외피부가 일체로 성형되는 삼층 구조로 이루어지되, 상기 중심부는 상대적으로 이물질이 많이 존재하고, 상기 외피부는 상대적으로 이물질이 적게 존재하는 구조로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치 및 이를 통해 제작되는 성형품의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치는, 폐비닐 또는 폐합성수지 등에 묻어 있는 이물질을 세척하지 않고 그대로 용융시켜 합성수지 성형품을 제작할 수 있도록 구성되기 때문에 재활용 처리가 불가능하였던 폐합성수지류를 용이하게 재활용할 수 있는 이점이 있다. 이로 인하여, 폐비닐 등을 세척하지 않고 그대로 융융시켜 재활용하기 때문에 재생 공정이 단순화되어, 재활용품의 경제성을 높일 수 있는 이점이 있다.

특히 본 발명은, 별도의 코팅 공정을 거치지 않은 상태에서, 한 번의 압출 성형 공정만으로, 성형품의 중간부에 이물질이 많이 존재하고 외피부에는 이물질이 거의 존재하지 않도록 성형할 수 있기 때문에 매끄러운 외표면을 갖는 성형품을 한 번의 성형 공정을 통해 간편하게 성형할 수 있음은 물론, 다단 압축 성형 방식에 의해 제품의 압축 강도 등이 향상되어 성형 제품의 상품성을 높일 수 있는 이점도 있다.

즉, 본 발명은, 이물질이 포함된 용융합성수지가 성형될 때, 중심부 쪽에 흙 등의 이물질이 집중되면서 경화되고, 외피부를 형성하는 부분에는 이물질이 거의 포함되지 않은 순수 용융수지가 지속적으로 압출 공급되면서 경화되기 때문에 단 한 번의 성형 공정을 통해, 외면은 매끄럽고 내면에는 이물질에 의해 보강제가 투입된 것과 같은 고강도의 합성수지 성형품을 제작할 수 있게 되어, 상품성 및 경제성이 높은 재활용 합성수지 성형품을 생산할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한 본 발명은, 합성수지 성형품이 성형부를 통과하면서 단계적으로 다운 냉각되는 동시에 압출 피스톤의 왕복운동으로 반복 압축되면서 성형되기 때문에 제품 성형 후에 수축 및 팽창 등의 변형이 거의 발생하지 않은 저변형율을 갖는 고강도의 성형품을 제작할 수 있는 이점도 있다.

본 발명에 의해 제조되는 성형품은, 제품의 외관이 미려하고, 전체적인 강성이 향상되며, 특히 다단 급냉 방식에 의해 성형품을 냉각시키면서 성형하게 되므로, 조직이 치밀하게 성형되어 변형이 거의 발생하지 않는 우수한 품질을 갖는 성형품을 생산할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치는, 용융수지를 압출하는 과정에서 부피가 팽창할 경우에, 금형이 일정 정도 벌어지면서 성형품이 배출될 수 있도록 구성되기 때문에, 제품 성형과정에서 성형품의 부피 팽창으로 성형품 생산에 지장을 초래하는 문제를 해결함과 아울러 금형이 파손되는 등의 문제도 해결하여 생산성을 높일 수 있는 효과를 갖게 된다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐합성수지류 재생 장치의 압출전 상태의 도면으로서, 도 1은 재생 장치의 측단면 구성도이고, 도 2는 재생 장치의 평면 구성도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐합성수지류 재생 장치의 압출 작동 상태의 도면으로서, 도 3은 재생 장치의 측단면 구성도이고, 도 4는 재생 장치의 평면 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 성형부 및 냉각부를 보여주는 주요부 상세도, 도 6은 도 5의 A-A 선 방향의 단면도, 도 7은 도 5의 B-B 선 방향의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐합성수지류 재생 장치는, 베이스(1) 위에 압출부(10), 성형부(30), 윤활유 공급부(34), 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60), 제 3 냉각부를 구성하는 침수 탱크(67), 단열부(70), 완충기구(80) 등이 구성되는 바, 각각의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

상기 베이스(1)는 본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치를 지지하는 부분으로서, 통상적인 받침대 구조를 가지고, 그 내부에 본 발명의 재생 장치에 필요한 제반 장비, 예를 들면 금형 냉각 장치 등을 수용할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 압출부(10)는 외부에서 유입된 이물질이 포함된 용융합성수지를 상기 성형부(10) 쪽으로 강제 압출시킬 수 있도록 구성된 부분이다.

여기서 상기 압출부(10)로 주입되는 이물질이 포함된 용융합성수지는 농가 폐비닐이나 공업용 폐비닐 등을 용융시킨 수지로서, 이물질이 거의 대부분이 그대로 묻어 있는 상태에서 폐비닐 가열용융장치 등을 통해 용융시킨 수지이다.

본 실시예에서는 이물질이 포함된 용융합성수지의 원료로 폐비닐을 주로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 용융합성수지물을 구성할 수 있는 재료이면 일반 플라스틱 합성수지재도 포함될 수 있음은 물론이다.

이러한 폐비닐 또는 폐기된 합성수지물을 용융시키는 방법은, 폐비닐 또는 폐기된 합성수지물을 일정 크기로 분쇄한 다음, 가열 용융 장치에 투입한 후에, 새로운 성형품으로 제작이 가능한 용융 상태로 변화시켜 상기 압출부(10)에 공급하는 방법이 바람직하다. 이때 폐비닐 또는 폐기된 합성수지물을 반드시 일정 크기로 분쇄하지 않고 수거된 그대로 가열 용융시켜 사용하는 것도 가능하다.

이와 같은 이물질이 포함된 용융합성수지(이하 '용융 수지'라고도 함)가 주입되는 압출부(10)의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

압출부(10)는, 크게 압출 실린더 어셈블리(11)와 수지 저장장치(21)로 이루어지는데, 먼저 압출 실린더 어셈블리(11)는 일측(도면에서 상부)에 유입구(12a)가 형성되고, 타측(도면에서 오른쪽)에 압출구(12b)가 형성되어, 상기 수지 저장장치(21)를 통해 내부로 유입된 용융수지를 상기 성형부(30) 쪽으로 압출할 수 있도 록 구성된다.

이러한 압출 실린더 어셈블리(11)는 도면에서와 같이 좌우로 길게 형성되어 그 내부에 수지가 충진된 후 압출될 수 있는 공간이 형성된 압출 실린더(12)와, 이 압출 실린더(12) 내에 삽입되어 직선 왕복 운동하면서 압출 작동이 이루어지도록 하는 압출 피스톤(14)과, 상기 압출 피스톤(14)의 후방에서 상기 압출 피스톤(14)을 왕복 운동시키는 제 1 유압실린더 장치(16)로 구성된다.

상기 압출 실린더(12)에는 상기한 유입구(12a) 및 압출구(12b)가 형성되는데, 유입구(12a)는 상측 중앙부에 형성되고, 압출구(12b)는 앞쪽에 형성된다.

또한 상기 압출 실린더(12)의 압출구(12b) 쪽에는 압축 해제를 위한 개폐부(18)가 구비되는데, 이 개폐부(18)는 상기 압출 실린더 어셈블리(11)가 수지를 압출하는 작동을 할 때는 닫혀서 성형부(30) 쪽으로 압출 작동이 가능하도록 하고, 이와 반대로 압출 실린더(12) 내로 용융 수지를 충진시키는 작동을 할 때는 개방되면서 압출 피스톤(14)이 원활하게 후진할 수 있도록 하기 위해 구성된 부분으로, 일반적으로 압력 변화에 따라 개폐되는 체크밸브 구조와 같이 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 개폐부(18)는, 도면에서와 같이 공기가 통과할 수 있는 홀이 형성되어 상기 압출 실린더(12)에 관통되게 설치되는 개폐 하우징(18a)과, 이 개폐 하우징(18a)에 삽입된 상태에서 압출 실린더(12) 내의 압력 변화에 따라 상하 이동하면서 개폐 작동을 하는 개폐 핀(81b)로 구성된다.

이와 같은 개폐부(18)의 구성은, 실시 조건에 따라 다양하게 변형시켜 실시 할 수 있는 바, 필요에 따라서는 외부 제어에 의한 전자 제어 방식으로 개폐되게 구성할 수도 있다. 또한 개폐부(18)를 삭제하여 구성하는 것도 가능하다.

또한 상기 압출 실린더(12)의 압출구(12b) 쪽에는 용융 수지 압출시에 압출 실린더가 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 지지하는 지지 플레이트(19)가 구비된다. 지지 플레이트(19)는 사각 플레이트 구조로 형성되어 압출 실린더의 외곽에서 실린더를 지지할 수 있도록 구성되고, 다수개의 플레이트를 일정 간격마다 배치하여 구성하는 것이 바람직하다.

특히, 압출 실린더(12)에는 히터부(40)가 구성되는데, 이 히터부(40)는 압출부(10) 내로 충진된 용융수지가 경화되는 것을 방지하고, 용융된 상태가 그대로 유지된 상태에서 성형부(30)로 압출될 수 있도록 하는 구성 부분으로서, 용융 수지가 충진되어 성형부로 압출되어 배출되는 부분 즉, 단열부(70)가 위치된 부분 전까지 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 히터부(40)는 가열 유체가 유동하면서 열을 제공하도록 구성할 수도 있으나, 바람직하게는 온도 제어가 용이한 전기 히터를 이용하는 것이 유리하다.

상기 압출 피스톤(14)은 상기 압출 실린더(12)의 후방에서 삽입되어 왕복운동이 가능하도록 구성되며, 그 전면(14a)은 도 1에서와 같이 압출 작동의 효과를 높이기 위해 오목한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하고, 중간 부분에는 용융 수지가 누출되는 것을 방지하거나, 피스톤 이동 중에 압출 실린더(12) 내면에 남아 있는 용융 수지를 제거하는 홈부(14b)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 유압실린더 장치(16)는 상기 압출 실린더(12)의 후방에서 연결 지 지대(17)를 통해 지지된 상태에서 상기 압출 피스톤(14)에 연결되어 압출 피스톤(14)을 왕복 운동시킬 수 있도록 구성된다.

여기서 상기 제 1 유압실린더 장치(16)는 유압 또는 공압에 의해 작동되도록 구성되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 리니어 모터를 포함한 리니어 작동 기구를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

이제, 상기 압출 실린더 어셈블리(11)의 상부에 장착되는 수지 저장장치(21)에 대하여 설명한다.

상기 수지 저장장치(21)는 상기 압출 실린더 어셈블리(11)의 유입구(12a) 쪽에 대략 수직 방향으로 연결되어 용융수지를 일정량 저장한 상태에서 상기 압출 실린더 어셈블리(11)에 용융 수지를 지속적으로 공급할 수 있도록 구성된다.

이러한 수지 저장장치(21)는, 저장통(22), 이 저장통(22) 내에 구비되어 상하 이동되는 가압 피스톤(24), 그리고 제 2 유압실린더 장치(26)로 이루어진다.

상기 저장통(22)은 상기 압출 실린더(12)의 유입구(12a)의 상부에 대략 수직 방향으로 연결되고 일측(도면에서 후방 쪽)에 용융수지 주입부(28)가 구비되며 내부에 일정량의 용융수지를 일시적으로 저장할 수 있도록 이루어진다.

상기 가압 피스톤(24)은 상기 저장통(22)의 상부에서 내측으로 삽입되어 상기 제 2 유압실린더 장치(26)에 의해 저장통(22)의 내부 체적을 변화시켜 상기 용융수지가 상기 압출 실린더(12) 내부로 주입되게 가압할 수 있도록 구성된다.

상기 제 2 유압실린더 장치(26)는 상기 저장통(22)에 연결 지지대(27)를 통해 지지된 상태에서 상기 가압 피스톤(24)을 작동할 수 있도록 구성된다. 제 2 유 압실린더 장치(26)도 전술한 제 1 유압실린더 장치(16)와 같이 리니어 작동 기구를 이용하여 구성할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 수지 저장장치(21)는, 도 1에서와 같이 상기 압출 실린더(12) 내로 용융수지를 충진할 때는 상기 가압 피스톤(24)이 하강하는 작동을 하고, 도 3에서와 같이 상기 압출 실린더(12)가 용융 수지를 압출하고 있을 때는 압출 실린더(12) 내부로 용융 수지가 공급되지 못하므로, 측면의 주입부(28)를 통해 주입되는 용융수지의 양에 따라 서서히 상승하면서 용융 수지를 저장하게 된다.

다음, 상기 압출부(10)에서 압출된 용융 수지가 경화되면서 성형품이 만들어지는 성형부(30)에 대하여 설명한다.

성형부(30)는 전술한 바와 같이 압출부(10)의 압출구(12b)에 연결되어 그 내부에 압출된 용융수지가 유입되면서 특정 형상으로 성형된 후에 경화되게 하는 구성 부분이다.

이러한 성형부(30)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 금형(31), 중간 금형(32), 하부 금형(33)으로 나누어 구성할 수 있고, 이러한 금형(31)(32)(33) 사이에 성형 공간이 수지의 압출 방향으로 길게 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다.

물론, 본 실시예의 도면에서는, 성형부(30)가 3개로 나누어진 금형의 구성을 예시하고 있으나, 실시 조건에 따라서는 2개로 나누어져 조립된 금형 또는 3개 이상으로 나누어져 조립된 금형으로 구성하는 것도 가능하다.

또한 성형부(30)의 외부에는 금형(31)(32)(33)의 외곽을 지지하는 지지 플레이트(61)가 구성된다. 이 지지 플레이트(61)는 금형의 길이 방향에 대하여 직교되게 일정 간격마다 다수개가 배치되어, 성형품이 압출되어 배출되는 과정에서 금형(31)(32)(33)이 벌어지는 것을 방지함과 아울러, 성형부의 방열 면적을 확대하는 냉각핀 기능을 담당하게 된다.

이러한 지지 플레이트(61)는, 전체적으로 사각 판형 구조를 갖고, 가운데 부분이 금형이 삽입될 수 있도록 금형 삽입부가 형성된다.

이러한 지지 플레이트(61)는 아래에서 자세히 설명할 제 2 냉각부(60)를 구성하게 되는데, 제 2 냉각부(60)를 설명하는 과정에서 다시 자세히 설명한다.

다만, 본 실시예의 도면에서, 지지 플레이트(61)가 성형부(30)의 앞쪽 부분에 설치된 구성을 예시하였으나, 실시 조건에 따라서는 성형부(30)의 뒤쪽까지 설치하는 것도 가능하다.

이와 같은 성형부(30)에는 윤활유 공급부(34) 및 완충기구(80)가 구성되는데, 주로 도 5 및 도 7을 참조하여, 자세히 설명한다.

윤활유 공급부(34)는 용융수지 성형품(P)의 배출이 용이하게 이루어지도록 성형부(30) 내부로 윤활유를 공급하는 구성 부분으로서, 금형의 외부에서 금형 내부의 성형 공간으로 윤활 공급홀을 형성하여 다양하게 구성할 수 있다.

본 실시예의 도면에서는 상부 금형(31)에 3개의 윤활 홀들이 형성된 구성을 예시한다. 이러한 윤활 홀의 구성은 침수 탱크(67)에 저장된 냉각 유체가 자연 유 입 방식으로 공급할 수 있도록 형성된다. 여기서 냉각 유체는 냉각 작용과 윤활 작용을 동시에 구현할 수 있는 유체를 이용하는 것이 바람직하다.

윤활유 공급부(34)를 구성하는 윤활 홀의 위치 및 개수, 형상 등은 다양하게 형성하여 구성할 수 있으나, 바람직하게는 성형품의 전면에 고르게 공급할 수 있도록 상부 금형(31) 뿐만 아니라 하부 금형(33)에도 상부 금형에 형성된 것과 유사하게 일정 간격마다 균일하게 구성되는 것이 좋다. 물론 중간 금형(32)에 윤활 홀을 형성하는 것도 가능하다.

상기 윤활유 공급부(34)를 통해 공급된 윤활유는 금형 내에서 성형되는 수지의 표면에 공급될 수 있도록 구성된다. 즉, 성형부(30)의 입구부 쪽은 압출부(10)로부터 용융 수지가 압입되어 압력이 상당히 높고, 또 경화되기 전의 용융 상태이므로, 여기에 윤활 홀을 형성할 경우에 용융 수지가 새어나오는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 윤활유 공급부(34)를 이루는 윤활홀은 용융수지가 성형부를 통과하면서 일정 이상 경화된 상태의 성형품 외면에 윤활유를 공급할 수 있는 위치에 구성된다. 이때에는 용융수지가 어느 정도 경화된 상태이므로, 압출부(10) 쪽에서 압력이 가해지더라도 윤활 홀을 통해 용융수지가 금형 외부로 새어나오지 않고 성형품에 윤활유가 원활하게 공급될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예의 도면에서는 제 2 냉각부 영역인 지지 플레이트가 설치된 영역의 후방 위치에 윤활용 공급부(34)가 형성된 구성을 보여준다.

한편, 상기에서 윤활유 공급 방식을 자연 유입 방식을 설명하였으나, 실시 조건에 따라서는 강제 공급 방식으로 구성할 수도 있다.

윤활유 강제 공급 방식은 상기에 설명한 바와 같은 윤활 홀의 내부 또는 외부에 윤활유를 강제 압송할 수 있는 펌프 장치 등을 구성하여, 성형부(30) 내로 윤활유를 강제 공급하게 구성할 수 있다. 이러한 윤활유 강제 공급 방식은 공지의 다양한 윤활유 공급 방식을 채택하여 사용할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.

다음, 완충기구(80)는, 용융수지가 성형부(30) 내부로 압출 성형되는 과정에서 성형품의 부피가 팽창할 경우에 금형이 어느 정도 벌어지면서 성형품의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성된다.

이러한 완충기구(80)는 성형부(30)의 배출부 쪽에 구성되는 것이 바람직한데, 이는 용융수지를 압출하여 성형할 때, 압력을 가장 많이 받는 위치(즉 성형부에서 압출부에 가까운 쪽)의 후방 쪽에 구성되어, 성형과정에서 부피가 팽창한 성형품이 배출될 때, 금형이 일정 간격 벌어지도록 하여, 부피가 팽창한 성형품이 원활하게 배출될 수 있도록 하기 위한 구성 부분이다.

이러한 완충기구(80)는 성형부(30)의 뒤쪽 부분에 적어도 2 곳 이상에 복수개가 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 성형부(30)의 앞쪽 부분에 구성하는 것도 가능하나, 이때에는 용융 수지가 경화되기 전이므로 용융 수지가 금형 사이로 배출되지 않도록 구성하는 것이 필요하다. 따라서 바람직하게는 성형부(30)의 앞쪽 부분에는 금형이 벌어지지 않도록 체결 수단 및 상기한 지지 플레이트(61) 등을 이용하여 금형이 완전히 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 구성하고, 성형부(30)의 뒤쪽 부분에는 금형이 일정 정도 벌어지도록 완충기구(80)를 설치하는 것이 바람직하다.

이제, 완충기구(80)의 구체적인 구성을 살펴보면, 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이, 금형의 양측을 관통하여 금형을 상호 연결하는 연결 부재(81,82)와, 이 연결 부재(81,82)에 지지되어 복수로 나누어진 금형이 상호 밀착될 수 있도록 압축 탄성력을 제공하는 탄성 부재(83)로 이루어진다.

여기서, 상기 연결 부재는 금형의 양쪽에서 상부 금형(31), 중간 금형(32), 하부 금형(33)을 차례로 관통하는 볼트(81)와, 금형의 하부에서 상기 볼트(81)에 체결되는 너트(82)로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 탄성 부재(83)는 상기 볼트(81)의 머리와 상부 금형(31) 사이에 위치되어 금형이 벌어지지 않도록 탄성력을 제공하게 된다. 이러한 역할을 하는 탄성 부재(83)는 금형이 쉽게 벌어지지 않도록 상당한 탄성 강도를 갖는 고강도 스프링을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 성형부(30)를 통해 제조되는 성형품에 대해서는 도 10a 내지 도 20을 참조하여 아래에서 다시 설명하기로 하고, 이하 냉각부(50)(60)(67)와 단열부(70)에 대하여 설명한다.

먼저, 냉각부는, 성형부(30)의 다단 냉각을 실현할 수 있도록 금형에 구성되는 제 1 냉각부(50), 금형의 외부에 구성되는 제 2 냉각부(60), 그리고 침수 탱크(67)에 의해 형성되는 제 3 냉각부로 구성된다.

제 1 냉각부(50)는, 상기 성형부(30)를 이루는 금형(31)(33) 내부를 통과하 도록 구성되어, 상기 압출부(10)에서 압출되어 내부로 공급된 용융수지를 급랭시킬 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 제 1 냉각부(50)는 용융수지가 배출되는 방향으로 용융수지를 냉각하는 온도가 단계적으로 점차 낮아지게 냉각유체를 공급할 수 있도록 구성되는데, 도 2와 도 4에 예시된 바와 같이 상기 제 1 냉각부(50)를 구성하는 냉각 유로(55)는 성형품의 배출구(34) 쪽에 냉각수 주입구(51)가 위치되고, 상기 히터부(40)에 가까운 쪽에 냉각수 배출구(53)가 위치되게 구성된다.

이때, 냉각 유로(55)는 상기 성형부(30)를 이루는 금형에 지그재그 방식 또는 나선형 방식으로 유체가 유동하면서 냉각시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하고, 또한 상기 성형부(30)가 상부 금형(31)과 하부 금형(33)으로 이루어질 경우에, 상부 금형(31)과 하부 금형(33)에 별도의 구성된 냉각 유로(55)를 통해 냉각 작용을 하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 냉각 유로(55)를 지그재그 방식으로 구성하지 않고, 하나의 분배구에서 각각 분기되어 금형 내부를 통과한 다음, 배출되는 방식으로 구성하는 것도 가능하다. 이때에는 금형을 순차 냉각시키지 않고, 동일한 냉각 온도로 금형을 냉각시키게 된다. 물론 실제로는 금형 온도는 성형품에서 전달되는 온도에 의해 금형의 앞쪽 부분보다 뒤쪽 부분의 온도가 낮아지게 된다.

이와 같이 구성된 제 1 냉각부(50)의 냉각 유로(55)에 이용되는 냉각 유체는, 10℃ 이하까지 냉각이 가능한 유체를 사용하는 것이 바람직한 바, 통상의 물로 된 냉각수를 이용할 수 있으나, 더욱 바람직하게는 냉동 사이클에 이용되는 냉매를 사용하는 것도 좋다. 이때, 냉동사이클 장치 예를 들면, 압축기, 팽창밸브, 증발기, 응축기 등은 상기한 베이스(1) 내에 구비될 수 있다.

한편, 금형의 상부에는 상기 냉각 유로(55)에 냉각 유체를 공급할 수 있도록 냉각유체 공급부(57)를 구성할 수 있다. 이러한 냉각유체 공급부(57)는 금형에서 냉각 유로(55)를 구간별로 나누어 공급할 때, 분배구로서 유용하게 이용될 수 있다.

이와 같은 제 1 냉각부(50)는 금형 내에 냉매를 직접 공급하는 방식으로 냉각이 이루어지나, 제 2 냉각부(60)는 금형의 외부에서 금형 특히, 금형의 앞부분을 추가 냉각시킬 수 있도록 구성된다.

제 2 냉각부(60)는 성형부(30)의 외부에서 상대적으로 온도가 높은 성형부 즉, 금형의 앞쪽 부분에 냉각 유체를 분사하면서 금형을 추가 냉각시킬 수 있도록 구성된다. 이러한 제 2 냉각부(60)에 대해 자세히 설명한다.

이러한 제 2 냉각부(60)는, 상기 금형의 외면에 냉각 공간을 별도로 형성하여 냉각 공간 내에 냉각 유체를 공급함으로써 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성된다.

즉, 제 2 냉각부(60)는, 위에서 설명한 바와 같이, 금형의 외곽을 지지하는 복수의 지지 플레이트(61)가 일정 간격마다 설치되고, 이 지지 플레이트(61) 사이에는 냉각실 커버(63)가 구비됨으로써 제 2 냉각부의 냉각 공간을 형성하도록 구성된다. 여기서 상기 지지 플레이트(61)에는 상기 냉각실 커버(63)가 결합되어 장착되는 조립홈부(61a)가 형성될 수 있다. 이와는 달리, 냉각실 커버(63)를 지지 플레 이트(61)의 가장 바깥쪽에서 씌워지는 구조로 구성할 수도 있다.

제 2 냉각부(60)의 냉각 공간 내에 냉각 유체를 공급하는 방식은 다양하게 이루어질 수 있는데, 실시예의 도면에서는 바람직한 냉각 유체 공급 방식을 예시하고 있다. 즉, 지지 플레이트(61)에 냉각수 공급통로(62)를 형성하여 금형의 외면에 냉각수를 공급할 수 있도록 구성한 것이다.

이러한 냉각수 공급통로(62)는, 외부 연결관(62c)으로부터 냉각 유체가 공급되도록 지지 플레이트(61)의 길이 방향으로 형성되는 중앙홀(62a)과, 이 중앙홀(62a)에서 금형의 외면 방향으로 관통되어 냉각 유체를 분사하면서 공급하는 분사홀(62b)들로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 중앙홀(62a)은 지지 플레이트(61)의 측면에 연결된 냉각 유체 공급 호스 즉, 외부 연결관(62c) 등으로부터 냉각 유체가 유입될 수 있도록 구성되고, 분사홀(62b)들은 중앙홀(62a)을 중심으로 그 양측으로 관통되게 형성된다.

이때, 냉각 유체는 금형의 표면에 직접 분사하는 것이 냉각 효율이 높아지므로, 상기 분사홀(62b)들은 금형을 표면을 향하여 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 지지 플레이트(61)는 상기 금형에 근접할수록 점차 좁아지는 경사면(61b)을 갖도록 형성하여, 분사홀(62b)들이 경사면을 관통하도록 구성함으로써 냉각 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.

이러한 제 2 냉각부(60)는 각각의 지지 플레이트(61) 사이의 별도의 냉각실 내로 유입된 후에, 성형부를 이루는 금형을 냉각시키게 되고, 이렇게 금형을 냉각 시킨 냉각 유체는 도 6에서와 같이 양측면의 배출구(64)를 통해 침수 탱크(67) 내로 배출되게 구성된다. 이때에는 침수 탱크(67)에서 사용되는 냉각 유체와 동일한 냉각 유체를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 침수 탱크(67)의 일측에는 냉각 유체를 순환시킬 수 있도록 하는 순환 장치(미도시)가 연결되어 구성되고, 순환 장치의 중간에는 냉각 유체를 다시 냉각시킬 수 있는 냉각 시스템(미도시)이 설치될 수 있다.

이와는 달리, 제 2 냉각부(60)에 사용되는 냉각 유체를 침수 탱크(67)로 배출하지 않고, 별도의 배출 라인을 연결하여 독립적으로 순환시키면서 금형을 냉각하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 제 1 냉각부(50)에 제 2 냉각부(60)를 포함시켜 구성함으로써, 상대적으로 온도가 높아지는 성형부(30)의 입구부 쪽 온도를 빠르게 냉각시키면서 성형품을 제작할 수 있게 된다.

이러한 냉각부(50)(60)의 작용에 의해, 상기 압출부(10)에 의해 상기 성형부(30) 내로 용융수지가 배출될 때, 합성수지 성형품(P)의 중심부(P1)에 상대적으로 이물질의 대부분이 포함된 수지재가 경화되고, 합성수지 성형품의 외피부(P2)는 상대적으로 이물질이 거의 포함되지 않은 수지재가 지속적으로 침투하면서 경화될 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 재생 장치는, 상기 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60) 및 압출부(10)에 의해 상기 성형부(30)에서 용융수지가 성형될 때, 성형 입구부로부터 신속히 경화되면서 중심부(P1) 쪽에 흙 등의 이물질이 집중되면서 경화되고, 외피 부(P2)를 형성하는 부분에는 이물질이 거의 포함되지 않은 순수 용융수지가 지속적으로 압출 공급되면서 경화되게 하여, 외면은 매끄럽고 내면에는 이물질에 의해 보강제가 투입된 것과 같은 합성수지 성형품(P)을 제작할 수 있도록 구성되는 것이다.

이러한 본 발명에 따른 합성수지 성형품(P)의 형성 원리에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명하기로 하고 여기서는 생략한다.

다음, 상기 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60)의 바깥쪽 영역 및 성형부(30)의 외측에는 보조적으로 냉각작용을 할 수 있도록 제 3 냉각부가 구비된다.

제 3 냉각부는 상기 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60)의 냉각 작동이 원활하게 이루어지도록 금형 외부에서 추가로 냉각하는 구성 부분으로서, 본 실시예에서는 침수 탱크(67)를 이용한 침수 냉각 구조를 예시한다.

침수 탱크(67)는, 상기 성형부(30)가 냉각수 내에 침수된 상태에서 성형품을 배출할 수 있을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 침수 탱크(67)에 공급되는 냉각 유체는 위에서 설명한 바와 같이 제 2 냉각부(60)를 거쳐 배출된 냉각 유체를 이용하는 것이 바람직하고, 냉각 유체의 저장량은 금형(31)(32)(33)의 외부에 배치된 지지 플레이트(61)의 상단까지 완전히 침수되게 하거나, 금형을 포함한 지지 플레이트(61)의 상부 일정부분까지만 침수되게 저장될 수 있다.

여기서, 성형부(30)에는 전술한 바와 같이, 윤활유 공급부(34)가 구성되는 바, 상기 침수 탱크(67)에 채워진 냉각수(냉각 유체)가 윤활유 공급부(34)로 자연 유입되면서 윤활 작용을 하도록 구성하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 단열부(70)는 상기 압출부(10)와 성형부(30)의 연결 부분에 구비되어 압출부(10) 쪽의 고열이 성형부(30) 쪽으로 전달되는 것을 차단하는 구성 부분으로서, 본 발명의 장치는 단열부(70)를 중심으로, 압출부(10) 쪽에는 용융수지를 가열하는 히터부(40)가 위치되고, 성형부(30) 쪽에는 냉각부(50)(60)가 위치되게 구성된다.

이러한 단열부(70)는 소정 두께를 갖는 플레이트 구조로 형성되어, 압출부(10)를 구성하는 압출 실린더(12)와 성형부(30)를 구성하는 금형(31)(33) 사이에 배치되어 설치되는 것이 바람직하며, 소재로는 일반적으로 열전달을 차단할 수 있고, 고온 고압에 견딜 수 있는 소재이면 공지의 판형 단열재를 적절하게 채택하여 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치를 이용한 본 발명의 폐합성수지 재생 방법에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폐합성수지 재생 방법은, 농가 폐비닐, 공업용 폐비닐, 폐기 합성수지물 등을 세척하지 않고, 이물질이 묻어 있는 상태 그대로 용융시켜 합성수지 성형품을 제작하는 방법이다.

이때 제작되는 합성수지 성형품(P)은, 위에서 설명한 바와 같이 외피부(P2)는 이물질이 거의 없는 순수한 수지가 도포되어 매끄럽게 형성되나, 중심부(P1)는 이물질과 수지재가 혼합된 구조를 갖도록 성형된다.

이와 같은 폐비닐 등을 이용한 폐합성수지 재생 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 폐비닐 또는 폐합성수지재를 이물질이 묻어 있는 상태 그대로 용융시킨다.

농가 폐비닐 및 공업용 폐비닐 등은 통상 많은 흙이나 이물질이 묻어 있게 된다. 이러한 상태의 폐비닐을 미리 세척하지 않고 그대로 가열용융장치에 투입하여 용융시킨다. 이때 가열용융장치에는 용융수지와 이물질이 고르게 섞여서 분포하도록 교반하면서 용융시키는 것이 필요하다.

또한 폐비닐 또는 폐합성수지재를 그대로 용융시킬 수 있으나, 필요에 따라서는 적당한 크기로 분쇄하거나 절단하여 사용하는 것도 가능하다.

또한 폐비닐 또는 폐합성수지재에 필요 이상으로 이물질이 많이 묻어 있는 경우에는 별도로 세척하지 않고, 어느 정도 털어내는 작업이 추가되는 것도 가능하다.

다음, 상기와 같은 과정을 거쳐 용융된 이물질이 포함된 용융수지(이하 '용융수지'라 한다.)를 상기한 압출부(10)에 주입한다.

즉, 주입 펌프 등을 이용하여 도 1의 주입부(28)를 통해 수지 저장장치(21) 내측으로 주입한다. 이때 용융수지는 도 1과 같이 압출 실린더(12) 내로 용융수지를 충진할 때는 바로 압출 실린더(12) 내부로 주입될 수 있고, 도 3에서와 같이 압출 실린더(12)에서 압출 작동이 이루어질 때에는 수지 저장장치(21) 내로 용융수지가 유입되어 일시적으로 저장된다.

여기서 상기 가열용융장치에서 상기 수지 저장장치(21) 쪽으로 주입하는 수지 공급 압력은 상기 수지 저장장치(21)의 제 2 유압실린더 장치(26)에서 압출 실린더(12) 내로 용융 수지를 공급하는 압력보다 크게 설정하여, 압출 실린더(12)에 용융 수지를 충진하는 과정에서 용융수지가 역류하지 않고 지속적으로 공급되도록 설정되는 것이 바람직하다.

도 1에서와 같이 압출 피스톤(14)이 후진한 상태에서 압출 실린더 내에 용융 수지가 충진되는데, 도 3에서와 같이 수지 저장장치(21)의 저장통(22) 내에 용융수지가 저장된 상태에서, 도 1에서와 같이 가압 피스톤(24)이 하강함에 따라 압출 실린더(12) 내부로 용융 수지가 주입되면서 충진된다. 이와 동시에 주입부(28)를 통해서도 지속적으로 용융수지가 공급되므로, 이때 공급되는 용융수지는 바로 압출 실린더(12) 내부로 유입되어 충진된다.

한편, 압출 실린더(12)에는 히터부(40)가 구성되어 있으므로, 용융수지가 상기와 같은 방법으로 하여 충진된 후에도 계속적으로 용융 상태로 존재하게 된다.

다음, 상기 압출부(10)에 주입된 용융수지를 가압하여 압출함과 아울러, 성 형부(30)의 입구부로부터 급격히 냉각시켜 순수 수지가 외피부(P2)를 형성하도록 성형품(P)을 성형한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 압출 피스톤(14)이 전진하면서 압출 실린더(12) 내부에 충진된 용융수지를 압출구(12b)를 통해 성형부(30) 쪽으로 기름을 짜는 형식으로 강제로 반복 작동되면서 압출한다.

성형부(30) 내로 유입된 용융수지는 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60)에 의해 급격히 냉각된다. 이때 실제 냉각 온도는 200℃ - 180℃ - 160℃ - 150℃ - 120℃ - 100℃ - 80℃ - 70℃ - 65℃ - 60℃ - 55℃ - 50℃ - 50℃ - 35℃ - 30℃ - 25℃ - 20℃ - 15℃ - 10℃ 등으로 단계적으로 낮아지도록 설정될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60)로 공급되는 냉각 유체의 공급 온도를 성형 조건에 따라 적절하게 변화시키거나, 냉각 유체의 공급 속도 등을 조절하여 냉각 온도를 조절할 수 있을 것이다.

이와 같이 용융수지가 성형부(30)로 압출될 때, 대부분의 이물질은 중앙부(P1)에 모이고, 이물질이 거의 없는 순수 수지는 외피부(P2)를 형성하게 되는데, 그 이유를 설명한다.

상기 압출부(10)에서 성형부(30) 내로 강제 압출 방식으로 주입된 용융수지는, 상기 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60)에 의해 급랭된다. 따라서 성형부(30)의 배출구(34) 쪽 수지는 25℃ ~ 10℃ 정도 또는 그 이하의 낮은 온도에 의해 거의 경화된 상태로 성형된 상태에서 배출구 쪽으로 밀려나가게 된다. 이와 동시에 성형부(30) 내에서는 용융수지가 냉각되면서 점차 수축하게 되고, 성형부(30)를 형성하 는 금형(31)(33)의 내면과 점차 수축되는 수지물 사이에는 일정한 틈새가 발생하면서 성형부(30) 바깥쪽으로 밀리면서 이동하게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 압출부(10)에서 용융수지를 추가로 반복 압출하게 되면, 성형부(30)의 금형(31)(33)과 수축된 수지물(이후 중심부(P1)를 형성함) 사이의 틈새로, 새로운 용융수지가 침투하면서 틈새를 메우게 되는데, 이때 좁은 틈새에 의해 대부분의 이물질은 걸러지고 이물질이 거의 함유되지 않은 순수한 용융수지가 침투하면서 지속적으로 주입되고, 성형부(30) 바깥쪽으로 이동하면서 제 1 및 제 2 냉각부(50)(60)에 의해 경화되어 외피부(P2)를 형성하게 된다.

또한 성형물(P)의 외피부(P2)를 형성하는 순수한 용융수지가 압출부(10)의 압력에 의해 지속적으로 가압되어 공급됨과 아울러, 급격한 다운 냉각에 의해 중심부(P1)를 형성하는 부분과 거의 유사하거나 약간 지연 냉각되므로, 전체적으로 일체형 구조로 냉각되어 충분한 강성을 갖도록 형성된다.

결국, 상기와 같은 강제 압출 성형 및 급냉 성형 과정을 통해서 성형되는 본 발명에 따른 합성수지 성형품(P)은 내부 즉, 중심부(P1)는 이물질이 함유된 수지재로 구성되고, 외부 즉, 외피부(P2)는 순수한 수지가 코팅 역할을 하면서 덮게 되므로, 외면이 매끈하면서도 내부에서 이물질이 함유된 합성수지가 중심부(P1)를 형성하여 충분한 강도를 갖는 제품을 이루게 된다.

또한 본 발명에 따른 합성수지 성형품(P)은 성형부(30)를 통과하면서 급냉되는 동시에 압출부(10)의 압출 피스톤(14)의 왕복운동으로 반복 압축되면서 성형되기 때문에 제품 성형 후에 수축 및 팽창 등이 거의 발생하지 않은 저변형율을 갖는 고강도의 성형품을 제작할 수 있게 된다.

본 발명의 폐합성수지류 재생 장치에 단열부(70)가 구성됨에 따라 압출부(10) 쪽에서 성형부(30) 쪽으로 전달되는 열을 차단하여, 성형부(10)의 입구로부터 용융 수지의 급속 경화를 유도함과 아울러, 경화된 수지 위에 순수한 수지가 원활하게 코팅되게 함으로써 제품의 성형성을 높일 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 폐합성수지류 재생 장치에는, 윤활유 공급부(34) 및 완충기구(80) 등이 추가로 구비됨에 따라, 용융 수지가 압출 성형되는 과정에서, 성형품의 외부로 잘 배출되지 않고 막혀서 성형이 중단되거나, 금형이 파손되는 등의 문제를 해결하여, 지속적이고 원활한 성형품의 생산이 가능해지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

끝으로, 상기와 같은 과정을 통해 성형부(30)에서 배출된 성형품은 원하는 길이로 절단하여 보관 또는 출하한다.

상기와 같은 과정을 통해 생산되는 본 발명에 따른 성형품(P)은 첨부된 실제 성형품의 사진을 통해서도 확인이 가능하다.

즉, 도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 재생 장치 및 방법을 이용하여 성형한 실제 거푸집을 사진 촬영한 것이다.

도 8a는 거푸집의 측면을 보여주는 제품 사진이고, 도 8b는 도 8a의 "A" 부분을 상세하게 나타낸 확대 사진이며, 도 8c는 거푸집의 외면을 보여주는 사진이다.

도 8a와 도 8b에서 보여주는 바와 같이 본 발명에 따른 재생 장치를 이용하여 거푸집을 성형하게 되면, 거푸집(P')은 대략 삼중 구조를 갖도록 형성되는데, 중심부(P1)는 대부분의 이물질이 함유된 수지층이 존재하고, 양쪽 외피부(P2)는 이물질이 거의 함유되지 않은 순수 수지층이 존재하는 것을 확인할 수 있다.

또한 도 8c에서는 세척하지 않은 폐비닐 등을 용융시켜 성형하였더라도 거푸집의 표면이 상당히 매끄럽게 성형된 것을 확인할 수 있다.

다음은, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 폐비닐 재생 장치 및 방법을 이용하여 생산되는 성형품에 대해서 설명한다.

본 발명의 재생 장치를 이용하여 생산할 수 있는 성형품(P)은 건설 현장에서 사용되는 거푸집, 받침용 또는 지주용 등으로 이용되는 산성각, 보강 또는 테두리목 등으로 이용되는 한치각, 코너 또는 테두리목 등으로 이용되는 산승각, 토사 방지 또는 지반 받침용 등으로 이용되는 토류판 등이 있다. 물론, 건설 현장 이외에도 다양한 성형품을 생산할 수 있음은 물론이다.

이 중에서, 본 발명의 재생 장치 및 방법에 의해 생산되는 본 발명에 따른 거푸집에 대하여 자세히 살펴본다.

도 9는 본 발명에 따라 생산되는 거푸집이 도시된 사시도이고, 도 10a 내지 도 도 10d는 본 발명의 거푸집과 비교되는 종래 거푸집을 나타낸 도면들이다.

도시된 도면들을 참조하여 본 발명의 거푸집에 대하여 설명하고, 이후 종래 거푸집과 비교하여 설명한다.

본 발명에 따른 거푸집(100)은, 도 9에 도시된 바와 같이 길게 형성된 평면부(101)와, 이 평면부(101)의 양단부에 단면이 삼각 구조로 돌출되어 있는 돌출부(103)로 이루어진다.

이때 상기 평면부(101)와 돌출부(103)는 일체형으로 제작된다.

즉, 본 발명의 거푸집(100)은 전술한 본 발명에 따른 폐합성수지 재생 장치 및 방법을 이용하여 압출하여 생산한다. 이때 본 발명의 폐합성수지 재생 장치에서 지속적으로 성형품인 거푸집(100)이 배출되므로, 적당한 길이로 절단하여 사용하면 된다.

이와 같이 성형되어 제작되는 본 발명에 따른 거푸집(100)의 작용 및 효과를 설명한다.

종래 거푸집(1)은 도 10a와 도 10b에 도시된 바와 같이 코팅 합판(3)의 양단부에 합성수지재로 이루어진 삼각 줄눈(일명 '명끼'라고도 한다)(5)을 고정 못(7)을 이용하여 부착하는 방식으로 이루어진다.

이와 같은 종래 거푸집(1)은 코팅 합판(3)과 삼각 줄눈(5)을 각각 별도로 제작하여 고정 못(7)을 이용하여 조립해야 하므로, 거푸집(1)을 제조하는 공정이 복잡하고, 작업 공수가 많아 생산성도 떨어지는 문제가 있다.

또한 도 10c에서와 같이 코팅 합판(3)에 삼각 줄눈(5)을 별도로 고정하게 되므로, 시공 전 또는 사용 중에 코팅 합판(3)과 삼각 줄눈(5) 사이에 틈새가 발생하게 되고, 이렇게 틈새가 발생하면, 그 틈새 사이로 콘크리트 소재인 시멘트가 돌출 된 후에 경화되므로, 시공 후에 돌출된 부분을 연마 처리하여 제거해야 하는 복잡한 문제가 발생된다.

또한 시공 후에는 코팅 합판(3)과 삼각 줄눈(5)을 고정하는 못(7)이 쉽게 이탈하거나 장시간 사용하면, 녹슬어서 다시 교체해주어야 하는 문제도 발생된다.

또한 도 10d에서와 같이 콘크리트 시공을 위해 형틀 구조물을 설치하는 과정에서 시멘트가 붙지 않고 시공 후 원활하게 탈피시키기 위해서 거푸집(1) 표면에 오일을 칠해줘야 하는 불편한 문제도 있다.

하지만, 본 발명에 따른 거푸집(100)은, 본 발명에 따른 폐합성수지류 재생 장치를 이용하여 한 번의 압출 공정을 통해 단일 소재로 간편하게 생산할 수 있고, 또한 거푸집(100)의 길이도 필요에 따라 절단하여 사용하면 되므로, 거품집의 생산성이 크게 향상될 수 있음은 물론, 길이 규격을 다양화시켜 무제한으로 생산할 수 있으므로 이음 부분 없이 시공할 수 있게 되어 능률적인 시공 작업이 가능하게 된다.

또한 본 발명의 거푸집(100)은 폐비닐을 이용하여 평면부(101)와 돌출부(103)를 일체형 구조로 생산함으로써 전체적으로 제품이 견고하고, 별도로 조립하는 과정이 없으므로, 제조 및 시공도 간편하게 이루어질 수 있게 된다.

또한 본 발명의 거푸집(100)은 일체형 구조로 이루어지므로, 틈새가 발생하지 않아, 시공 후 콘크리트 시공물에 원하지 않는 돌출부가 형성되는 일이 없이 매끄럽게 되어, 종래와 같이 돌출부를 연마하는 추가 작업이 필요치 않게 됨은 물론 콘크리트 구조물의 외관을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명의 거푸집(100)은 별도의 오일을 바르지 않아도 HDPE(high -density polyethylene)를 주성분으로 하는 합성수지 성형품이므로, HDPE의 본래의 유성 성분에 의해 시공 후에 시멘트가 달라붙지 않고 원활하게 탈피되므로, 콘크리트 구조물의 외관이 미려할 뿐만 아니라 시공 후의 철거 작업도 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 거푸집(100)은 위에서 설명한 바와 같이 이물질이 포함된 상태로 용융하여 성형한 것인데도 불구하고 외면의 거칠기가 아주 낮아서 매끈하게 형성되므로 외관이 미려할 뿐만 아니라, 강제 압출 및 냉각, 그리고 보강제를 투입한 것과 같이 내부에 이물질이 섞여 있으므로 뛰어난 강성과 최저의 변형률을 갖는 제품을 구성하게 된다. 이에 대해 도 11을 참조하여 자세히 설명한다.

도 11은 본 발명에 따른 거푸집(100)의 변형에 대한 내구성을 설명하기 위한 도면들이다. (a)는 본 발명의 거푸집(100)을 나타낸 도면이고, (b)는 강제 압출방식이 아닌 경우의 거푸집 성형 후 변형 상태를 설명하기 위한 측면도이다.

본 발명에 따른 거푸집(100)은 전술한 폐합성수지류 재생 장치를 통해, 강제 압출 성형 및 강제 냉각 방식으로 성형되기 때문에 표면과 모서리 부분에 변형이 발생하지 않게 된다.

즉, 도 11에서와 같이 본 발명에 따른 거푸집(100)은 본 발명의 폐합성수지류 재생 장치를 통해 성형될 때, 단계적 다운 냉각되는 방식으로 냉각됨과 아울러, 반복적으로 강제 압출 성형되므로, 성형과정에서 조직이 치밀하게 성형되어 제품 성형 후에 모서리 부분 등의 부피가 수축되는 문제가 거의 발생하지 않게 된다.

반면, 강제 압출 방식이 아닌 경우에는, 도 11의 (b)에서와 같이 거푸집(100)의 모서리 부분이 내측으로 수축되는 문제가 발생된다. 즉 초기 성형시에는 A 선으로 외곽면이 성형되나, 시간이 지나면 외부 온도 변화 등에 의해 수축하게 되므로, 이후 거푸집(100) 사용시에 강도가 저하될 뿐만 아니라 거푸집(100)에 의해 형성되는 콘크리트 구조물의 형상도 제대로 만들어지지 않게 된다.

결국, 본 발명에 따른 거푸집(100)은 성형시에 내부에 흙 등의 이물질이 함유된 합성수지층이 형성되고, 외면에 이물질이 거의 존재하지 않은 매끄러운 외피를 형성하게 되므로, 제품의 외관이 미려하고, 전체적인 강성이 향상되며, 특히 강제 압축 급냉 방식에 의해 조직이 치밀하게 성형되므로 변형이 거의 발생하지 않게 되는 장점을 갖게 된다.

이와 같은 본 발명의 거푸집(100)을 이용한 콘크리트 구조물의 시공 상태를 도 12와 도 13을 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명에 따라 생산되는 거푸집(100)의 사용 상태를 나타낸 평단면도로서, 콘크리트 구조물을 시공하기 위해, 도면 상하 방향으로 양쪽에 본 발명의 거푸집(100)을 세우고, 좌우 양쪽에 합판 또는 합성판재(8)를 새우며, 상기 거푸집(100)과 합성판재(8)의 외면에 유로폼(9)을 사면에서 지지시킨 상태를 나타내고 있다. 이후 상기 거푸집(100)의 안쪽에 콘크리트 타설하여 투입한 다음 양생하고, 거푸집(100) 등을 분리해내면, 도 13에서와 같은 외형을 갖는 콘크리트 구조물(C) 이 만들어진다.

한편, 도 14는 종래 기술의 거푸집을 이용하여 콘크리트 구조물(C')을 형성한 상태를 나타낸 도면으로서, 종래 거푸집은 전체 길이에 제한이 있게 되므로, 도면에서와 같이 콘크리트 구조물의 중간에 이음층 및 굴절이 발생하게 되고, 모서리 부분에도 틈새로 인한 돌출부 등이 형성되므로, 거푸집을 제거한 다음 이음층 및 돌출 부분을 제거하기 위해 연마(Grinding) 작업을 시행하여야만 하였다.

하지만, 상기한 바와 같은 본 발명의 거푸집(100)은, 압출 성형에 의해 콘크리트 구조물의 크기에 맞춰 생산이 가능하므로, 콘크리트 구조물의 길이가 길어지더라도 중간에 이음층을 형성하지 않으며, 또한 모서리 부분 등 틈새가 발생하지 않으므로 거푸집(100)을 제거한 후에도 돌출 부분이 발생하지 않게 되어 추가 작업이 필요 없게 됨은 물론 콘크리트 구조물의 외관도 깔끔해지도록 시공할 수 있게 된다.

다음은, 상기와 같은 특성을 갖는 본 발명의 거푸집(100) 외에도 본 발명에 따른 폐합성수지 재생 장치 및 방법에 의해 아래와 같은 성형품을 제작할 수 있게 된다.

도 15는 받침용 또는 지주용 등으로 이용되는 산성각(110)을 나타낸 도면이며, 도 16은 도 15에 도시된 산성각(110)이 사용되는 상태를 도시한 도면이다.

도 17은 보강 또는 테두리목 등으로 이용되는 한치각(120)을 나타낸 도면이며, 도 18은 코너 또는 테두리목 등으로 이용되는 산승각(130)(일명 '오비끼'라고 도 함)을 나타낸 도면이다.

도 19는 토사 방지 또는 지반 받침용 등으로 이용되는 토류판(140)을 나타낸 도면이며, 도 20은 토류벽 시공시에 도 19에 도시된 토류판(140)의 사용 상태를 나타낸 도면이다.

도 15 내지 도 20에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 여러 성형품들은, 건축, 토목, 목공용 재료로 성형할 수 있는데, 본 발명의 성형품들은 강제 냉각 압출 방식으로 일체형으로 연속 성형되므로, 길이 규격에 크게 제한 받지 않고 생산할 수 있고, 이음 부분을 최소화시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명의 성형품은, 성형부 금형 형상에 따라 목재나 다른 소재로 제조하기 어려운 삼각형, 사각형, 오각형 등 그 모양을 다양하게 제조할 수 있으며, 내부에는 삼각형 등 트러스트 구조의 입체 조합 힘살을 형성하여 다양하게 구성할 수 있으므로, 전체적으로 비틀림, 굴절, 절단 현상 등을 최소화할 수 있고, 하중 및 인장 강도를 높일 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐합성수지류 재생 장치의 압출전 상태의 도면으로서,

도 1은 재생 장치의 측단면 구성도이고,

도 2는 재생 장치의 평면 구성도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐합성수지류 재생 장치의 압출 작동 상태의 도면으로서,

도 3은 재생 장치의 측단면 구성도이고,

도 4는 재생 장치의 평면 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 성형부 및 냉각부를 보여주는 주요부 상세도이고,

도 6은 도 5의 A-A 선 방향의 단면도이며,

도 7은 도 5의 B-B 선 방향의 단면도이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 폐함성수지류를 이용하여 제조된 거푸집을 보여주는 사진들로서,

도 8a는 거푸집을 보인 한쪽 측면도,

도 8b는 도 8a의 "A" 부분 확대도,

도 8c는 도 8a의 "B" 부분에서 본 표면 확대도이다.

도 9는 본 발명의 폐합성수지류 재생 장치 및 방법을 이용하여 제조된 거푸집이 도시된 사시도이고,

도 10a 내지 도 도 10d는 본 발명의 거푸집과 비교되는 종래 거푸집을 나타 낸 도면들이다.

도 11은 본 발명에 따른 거푸집의 내구성을 설명하기 위한 도면들이다.

도 12는 본 발명에 따라 생산되는 거푸집의 사용 상태를 나타낸 평단면도이고,

도 13은 본 발명에 의해 시공된 콘크리트 구조물을 나타낸 평단면도이다.

도 14는 종래 기술의 거푸집을 이용하여 콘크리트 구조물을 시공한 상태를 나타낸 도면이다.

도 15 내지 도 20은 본 발명에 의해 제작된 성형품들 및 일부 사용상태도를 나타낸 도면들로서,

도 15는 받침용 또는 지주용 등으로 이용되는 산성각을 나타낸 도면,

도 16은 도 15에 도시된 산성각이 사용되는 상태를 도시한 도면,

도 17은 보강 또는 테두리목 등으로 이용되는 한치각을 나타낸 도면,

도 18은 코너 또는 테두리목 등으로 이용되는 산승각을 나타낸 도면,

도 19는 토사 방지 또는 지반 받침용 등으로 이용되는 토류판을 나타낸 도면,

도 20은 토류벽 시공시에 도 19에 도시된 토류판의 사용 상태를 나타낸 도면이다.

Claims (12)

1. 이물질이 포함된 용융합성수지(이하 '용융수지'라 함)를 강제 압출하는 압출부와; 상기 압출부에 연결되고 압출부에서 압출된 용융수지가 통과하면서 특정 형상으로 성형된 후에 배출되는 성형부와; 상기 성형부를 통과하면서 상기 성형부의 내부로 압출된 용융수지를 경화시킬 수 있도록 급랭시키는 제1 냉각부와; 상기 성형부의 외부에서 성형부 쪽에 냉각 유체를 공급하면서 성형부를 냉각시키는 제2 냉각부와; 상기 성형부를 침수 방식으로 냉각시킬 수 있도록 냉각 유체가 저장되는 침수 탱크가 포함된 제 3 냉각부를 포함하며,

   상기 성형부 내에서 용융수지가 경화되면서 합성수지 성형품이 성형될 때, 상기 압출부와 제 1 및 제 2 냉각부의 작용에 의해, 상기 합성수지 성형품이 중심부와 이 중심부 양쪽에 외피부가 형성되는 삼층 구조로 성형되되, 상기 중심부에는 상기 외피부의 이물질 포함량에 비하여 상대적으로 이물질 포함량이 많은 용융수지가 경화되고, 상기 외피부에는 상기 중심부의 이물질 포함량에 비하여 상대적으로 이물질 포함량이 작은 용융수지가 지속적으로 침투하면서 경화될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 냉각부는, 상기 성형부를 이루는 금형의 외면에 냉각 유체를 분사하면서 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 냉각부는, 상기 성형부를 이루는 금형의 외면에 냉각 공간을 형성하여 냉각 공간 내에 냉각 유체를 공급함으로써 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
5. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 냉각부는, 상기 성형부의 입구부 쪽에 구성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
6. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 성형부를 이루는 금형의 외곽에는 금형을 지지하는 복수의 지지 플레이트가 일정 간격마다 설치되고,

   상기 지지 플레이트에는 상기 제 2 냉각부에 냉각 유체를 공급하는 냉각수 공급통로가 형성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 냉각수 공급통로는 지지 플레이트에 형성된 중앙홀과, 이 중앙홀에서 금형의 외면 방향으로 관통되어 냉각 유체를 공급하는 분사홀로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 지지 플레이트는 상기 금형에 근접할수록 점차 좁아지는 경사면을 갖고, 상기 분사홀은 상기 경사면을 관통하여 냉각 유체를 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
9. 청구항 6에 있어서,

   상기 지지 플레이트에는 상기 제 2 냉각부의 냉각 공간을 형성토록 냉각 커버가 씌워진 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
10. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 성형부는, 합성수지 성형품이 배출되는 방향으로, 금형 앞쪽 부분에 금형의 외곽을 지지하는 지지 플레이트가 설치됨과 아울러, 상기 제 2 냉각부가 구성되고,

    상기 지지 플레이트가 설치되지 아니한 금형의 뒤쪽 부분에, 상기 용융수지가 압출 성형되는 과정에서 부피가 팽창할 경우에 금형이 일정정도 벌어지도록 하는 완충기구가 설치된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
11. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 성형부에는, 상기 성형부에서 용융수지 성형품의 배출이 용이하게 이루어지도록 윤활유를 공급하는 윤활유 공급부가 구비된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류 재생 장치.
12. 청구항 1의 폐합성수지류 재생 장치에 의해 성형되는 것으로서,

    중심부와 이 중심부 양쪽에 외피부가 일체로 성형되는 삼층 구조로 이루어지되, 상기 중심부는 상기 외피부에 비하여 상대적으로 이물질이 많이 존재하고, 상기 외피부는 상기 중심부에 비하여 상대적으로 이물질이 적게 존재하는 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 폐합성수지류를 이용하여 성형된 성형품.

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