KR101138176B1

KR101138176B1 - 전해동박 추출장치 및 추출방법

Info

Publication number: KR101138176B1
Application number: KR1020110108661A
Authority: KR
Inventors: 주광옥
Original assignee: 주광옥
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2012-04-25

Abstract

본 발명은 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박에 있어서, 상기 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하여 순수한 동박을 취득함으로써, 귀중한 자원절감과 더불어 환경보호를 도모할 수 있는 전해동박 추출장치 및 추출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전해동박 추출장치는 카본(carbon)계 슬러리가 함유된 전해동박이 파쇄되는 파쇄부; 상기 파쇄부를 통해 파쇄된 전해동박을 이송시키는 이송부; 상기 이송부를 거친 전해동박에 추출수단을 사용하여 상기 카본계 슬러리를 제거하는 세척부; 상기 세척부를 거친 전해동박에 함유된 수분을 제거하는 탈수부; 및 상기 탈수부를 거친 전해동박을 압축하는 압축부;를 포함하여 구성된다.

Description

전해동박 추출장치 및 추출방법{Apparatus and method for abstraction electrolytic copper foil}

본 발명은 전해동박 추출장치 및 추출방법에 관한 것으로, 특히 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박에 있어서, 상기 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하여 순수한 동박을 취득함으로써, 귀중한 자원절감과 더불어 환경보호를 도모할 수 있는 전해동박 추출장치 및 추출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전해동(electrolytic copper)은 전해정련(電解精練)법 즉, 산성황산구리 수용액을 전기분해하여 모판에 구리를 석출시켜 얻는 것으로 이 전기정동법(電氣精銅法)으로 얻어진 구리는 모판 위에 일정 두께로 흡착되므로 고순도의 동박을 생산할 수 있다.

특히, 이와 같은 전해동박은 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)의 표면에 부착하여 회로를 이루게 하는데 널리 사용되는 것으로 최근 슬림형 노트북 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), E북, MP3플레이어, 차세대 휴대폰 등의 소형제품을 중심으로 초박형 동박의 수요가 급속히 증대되고 있어서 동박의 두께 품질에 대한 중요성이 더욱 커지고 있다.

또한, 리튬 이차전지는 여타의 이차전지에 비해 상대적으로 에너지 밀도가 높고, 작동전압이 높을 뿐만 아니라 우수한 보존 및 수명특성을 보이는 등 많은 장점이 있어 개인용 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기, 휴대용 CD 플레이어, PDA 등 각종 휴대용 전자기기에 널리 사용되고 있다.

이러한 리튬 이차전지는 전해질을 사이에 두고 배치된 양극 및 음극과, 상기 양극과 음극에 각각 포함된 양극 활물질 및 음극 활물질과, 상기 양극 활물질과 음극 활물질에 각각 접촉하는 양극 집전체 및 음극 집전체를 구비한 구조를 갖는다.

리튬 이차전지에 있어서 음극 집전체의 소재로는 주로 전해 동박이 사용되며, 전해 동박은 우선 황산 구리를 주성분으로 한 전기 분해액 중에 드럼이라 불리는 지름 2m~3m의 큰 통 형상의 음극을 반 정도 가라앉히고, 그것을 둘러싸도록 양극을 설치한다. 그리고 드럼상에 구리를 전석시키면서 이것을 회전시켜서 석출한 구리를 순차적으로 떼어내어 권취하여 제조한다.

또한, 전해동박은 후처리 공정에서 별도로 매트면에 구리 노듈 클러스터(Cu-Nodule Cluster)를 형성하는 표면처리를 거칠 수 있다. 또한, 집전체용 전해 동박의 경우, 부식 방지를 위해 방청 처리 공정이 이루어진다.

통상적으로 이러한 동박의 양면에는 카본(Carbon)계 슬러리의 활물질이 코팅되는데, 동박의 상태에 따라 양면간 코팅량의 차이를 유발할 수 있다. 이차 전지가 충,방전을 되풀이할 때 부극 활물질층의 팽창 및 수축으로 인하여 집전체에 응력이 가해지게 되는데, 양면 간 코팅 상태가 불균일한 경우 집전체의 양면 간 변형 차이로 인하여 전극의 용량이 감소되거나 불안정한 거동을 일으킬 수 있다.

한편, 상기한 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박은 전술한 카본(carbon)계 슬러리가 함유되어 있으므로(도 12 참조), 이의 제거를 통해 순수 동박을 얻어서 재활용하는 것이 자원절감이나 환경보호 측면에서 매우 필요하다.

이때, 종래 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박은 산업 부산물로서 대개 카본계 슬러리를 제거하지 않고 폐기처분하거나, 수작업을 통해 카본계 슬러리를 제거하여 순수 동박을 얻는 정도에 있었다.

이에 따라 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하여 순수한 동박을 취득함으로써, 귀중한 자원절감과 더불어 환경보호를 도모할 수 있는 전해동박 추출장치의 개발이 시급한 실정에 있었다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0451253(2004. 9. 22), 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술 대한민국 공개특허공보, 공개번호 10-2011-0023398(2011. 3. 8), 배경기술

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박에 있어서, 상기 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하여 순수한 동박을 취득함으로써, 귀중한 자원절감과 더불어 환경보호를 도모할 수 있는 전해동박 추출장치 및 추출방법을 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 카본(carbon)계 슬러리가 함유된 전해동박이 파쇄되는 파쇄부; 상기 파쇄부를 통해 파쇄된 전해동박을 이송시키는 이송부; 상기 이송부를 거친 전해동박에 추출수단을 사용하여 상기 카본계 슬러리를 제거하는 세척부; 상기 세척부를 거친 전해동박에 함유된 수분을 제거하는 탈수부; 및 상기 탈수부를 거친 전해동박을 압축하는 압축부를 포함하여 구성되는 전해동박 추출장치에 의하여 달성된다.

바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 이송부는, 전해동박이 유입되는 입구배관과; 상기 입구배관에 연통된 하우징과; 상기 하우징에 연통되어 전해동박이 배출되는 출구배관과; 블로워(blower)에 의해 발생된 바람이 이송되며, 상기 출구배관과 연통된 이송배관;을 포함한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 입구배관의 내측에 회전축이 회동가능하게 설치되고, 이 회전축의 외주면에 소정 길이의 체인이 등간격을 두고 다수개 부착된다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 하우징의 중앙부에 회전축이 회동가능하게 설치되고, 이 회전축의 외주면에는 파쇄된 전해동박을 긁어서 하우징 외부로 배출하기 위한 1쌍의 긁개가 서로 대향 부착된다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 세척부는, 상기 전해동박이 수납되어 상기 추출수단을 통해 1차 세척이 이루어지는 제 1세척조와; 1차 세척이 이루어진 전해동박을 이송시키는 제 1스크류이송부와; 상기 제 1스크류이송부를 통해 이송된 전해동박이 수납되어 추출수단을 통해 2차 세척이 이루어지는 제 2세척조와; 2차 세척이 이루어진 전해동박을 이송시키는 제 2스크류이송부와; 상기 제 2스크류이송부를 통해 이송된 전해동박이 수납되어 추출수단을 통해 3차 세척이 이루어지는 제 3세척조와; 3차 세척이 이루어진 전해동박을 상기 압축부로 이송시키는 제 3스크류이송부;를 포함한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 제 1스크류이송부는, 외주면에 다수의 배수공을 구비하고 상기 제 1세척조에 대해 경사지게 설치된 케이스와; 상기 케이스의 일측에서 다수의 배수공을 구비하고 부착된 격판과; 상기 케이스의 타측에 고정설치된 구동모터와; 상기 케이스 내부에 설치된 1쌍의 스크류축과; 상기 구동모터에 축결합된 구동풀리와; 상기 스크류축에 축결합된 종동풀리와; 상기 양 풀리를 연결하는 벨트;를 포함한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 제 2스크류이송부는, 외주면에 다수의 배수공을 구비하고 상기 제 1세척조에 대해 경사지게 설치된 케이스와; 상기 케이스의 일측에서 다수의 배수공을 구비하고 부착된 격판과; 상기 케이스의 타측에 고정설치된 구동모터와; 상기 케이스 내부에 설치된 스크류축과; 상기 구동모터에 축결합된 구동풀리와; 상기 스크류축에 축결합된 종동풀리와; 상기 양 풀리를 연결하는 벨트;를 포함한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 케이스의 내벽 일측 길이 방향을 따라 상기 스크류축의 스크류와 상하 소정 간격을 두고 가이드바가 고정 설치된다.

아울러, 이러한 본 발명에서 상기 제 1, 제 2, 제 3세척조는, 전해동박의 포집이 용이하도록 하단부가 'V'자 형상으로 가공된다.

더욱이, 이러한 본 발명에서 상기 추출수단은, 중량 %로, 물 : 25~35%, 비이온계면활성제 : 10~20%, 수용성 용제 : 10~20%, 가성소다 : 10~20%, 소포제 : 5~15%를 포함한다.

한편, 상기한 본 발명의 목적은, (a) 구동모터의 조작에 따라 원통날 및 파쇄날이 회전하면서 카본계 슬러리가 함유된 전해동박을 파쇄하는 단계; (b) 파쇄를 거쳐 입구배관을 통해 유입된 전해동박을 체인을 통해 타격하고, 하우징내에 구비된 긁개를 통해 출구배관으로 배출시키면서 블로워 및 이송배관을 통해 파쇄된 전해동박을 이송하는 단계; (c) 이송된 전해동박을 다수의 세척조와 스크류이송부를 통해 순차적으로 통과시키면서 추출수단을 사용하여 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하는 단계; (d) 세척이 완료된 전해동박을 탈수부를 통해 수분을 제거하는 단계; (e) 압축부를 통해 전해동박을 압축하는 단계; (f) 압축된 전해동박을 포장하는 단계;로 이루어지는 전해동박 추출방법에 의하여 달성된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 전해동박 추출장치 및 추출방법에 따르면, 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박이 카본(carbon)계 슬러리를 함유하고 있더라도 추출수단을 통해 이를 제거하여 순수 동박을 얻음에 따라 자원의 재활용을 통해 자원절감과 더불어 환경보호를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해동박 추출장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 파쇄부를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 이송부의 내부 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 세척부 중 제 1세척조 및 제 1이송수단을 나타낸 정면도,
도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 제 1이송수단을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 세척부 중 제 2, 제 3세척조 및 제 2, 제 3이송수단을 나타낸 정면도,
도 8 및 도 9는 각각 도 7에 도시된 제 2, 제 3이송수단을 나타낸 사시도,
도 10은 도 9의 화살표 방향으로 본 정면도,
도 11은 본 발명에 따른 전해동박 추출방법의 공정 흐름을 나타낸 순서도,
도 12는 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 의해 추출되기 전의 카본계 슬러리가 함유된 전해동박을 나타낸 사진,
도 13은 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 의해 추출된 전해동박 압축제품을 나타낸 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해동박 추출장치 및 추출방법을 상세히 설명하기로 한다.

이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해동박 추출장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 파쇄부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 이송부의 내부 구조도이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 세척부 중 제 1세척조 및 제 1이송수단을 나타낸 정면도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 제 1이송수단을 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 있어서의 세척부 중 제 2, 제 3세척조 및 제 2, 제 3이송수단을 나타낸 정면도이다.

또한, 도 8 및 도 9는 각각 도 7에 도시된 제 2, 제 3이송수단을 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9의 화살표 방향으로 본 정면도이며, 도 11은 본 발명에 따른 전해동박 추출방법의 공정 흐름을 나타낸 순서도이다.

또한, 도 12는 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 의해 추출되기 전의 카본계 슬러리가 함유된 전해동박을 나타낸 사진이고, 도 13은 본 발명에 따른 전해동박 추출장치에 의해 추출된 전해동박 압축제품을 나타낸 사진으로서, 도 1 내지 도 10을 참조하면 본 발명에 따른 전해동박 추출장치는 크게 파쇄부(100), 이송부(200), 세척부(300), 탈수부(400), 그리고 압축부(500)를 포함하여 이루어진다.

파쇄부(100)는 전술한 카본(carbon)계 슬러리가 함유된 전해동박(600)(도 12 참조)이 파쇄되는 것으로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 쥐이빨을 갖는 통상의 30마력 파쇄기 형태를 구비하고 있다.

즉, 수납함(140)의 일측에 다수의 스위치 및 게이지가 구비된 콘트롤 박스(160)가 설치되고, 수납함(140)의 타측에 기어박스(130), 베어링 하우징(120), 구동모터(110)가 순차적으로 설치되며, 수납함(140)의 내부에는 서로 맞물려 회전하는 2개의 원통날(152)로 이루어진 파쇄날(150)이 설치되어 있다.

구동모터(110)는 원통날(152)의 회전축에 회전력을 부여하며, 본 발명에서는 동력전달수단인 기어박스(130)를 통해 구동모터(110)가 2개의 원통날(152)을 회전시키도록 하였다.

이송부(200)는 파쇄부(100)를 통해 파쇄된 전해동박(600)을 후공정으로 이송시키는 것으로서, 파쇄부(100)를 통해 파쇄되면서 뭉쳐진 상태로 배출되는 전해동박(600)을 퍼트리면서 이동시키게 되며, 도 1 및 도 3을 참조하면, 전술한 수납함(140)의 배출구(142)와 연결되어 전해동박(600)이 유입되는 입구배관(210)의 내측에 회전축(212)이 별도의 구동수단(미도시)을 통해 회동가능하게 설치되고, 이 회전축(212)의 외주면에 소정 길이의 체인(214)이 약 90°간격을 두고 부착되어 있다.

또한, 입구배관(210)과 연통되는 하우징(220)의 중앙부에 회전축(222)이 역시 별도의 구동수단(미도시)을 통해 회동가능하게 설치되고, 이 회전축(222)의 외주면에는 파쇄된 전해동박(600)을 긁어서 하우징(220) 외부로 배출이 용이하게끔 1쌍의 긁개(224)가 서로 대향되게 부착되어 있다. 또한, 하우징(220)의 일측에는 전해동박(600)이 배출되는 출구배관(230)이 연통되고, 이 출구배관은 별도의 구동모터(미도시)의 작동에 따른 블로워(blower)(240)에 의해 발생된 바람이 이송되는 이송배관(250)과 연통되어 있다. 이때, 이송배관(250)은 좌우 소정의 간격을 두고 1쌍으로 구비되는 것이 바람직하다.

세척부(300)는 이송부(200)를 거친 전해동박(600)에 추출수단(700)을 사용하여 카본계 슬러리를 제거하는 것으로서, 도 1, 도 4, 도 7을 참조하면, 다수의 세척조(310,330,350)와 이 세척조에 각각 경사지게 설치되는 다수의 스크류이송부(320,340,360)를 포함한다.

제 1세척조(310)는 전술한 이송배관(250)으로부터 낙하되는 전해동박(600)이 수납되어 추출수단(700)을 통해 1차 세척이 이루어지는 것으로서, 내부에 일정량의 추출수단(700)과 전해동박(600)이 혼재되며, 전해동박의 포집이 용이하도록 하단부는 'V'자 형상으로 가공되어 있다.

이때, 추출수단(700)은 카본 제거제로서, 용도는 구리판 카본코팅제 제거용이다. 본 발명에서 추출수단(700)은 중량 %로, 물 : 25~35%, 비이온계면활성제 : 10~20%, 수용성 용제 : 10~20%, 가성소다 : 10~20%, 소포제 : 5~15%를 포함한다.

이때, 각 구성 성분의 조성비 한정 이유는 다음과 같다.

물의 조성비를 25~35%로 한정한 것은, 물이 25% 미만으로 첨가시 추출수단(700)이 거의 원액 상태가 되고, 35% 초과시 물의 과다 첨가로 인해 세척 효과가 저하되며, 추출수단(700)의 원가절감을 위한 물의 적정 함유량으로 적당하다.

비이온계면활성제(nonionic surfactant)는 저농도로 높은 세정력을 얻을 수 있도록 하는 것으로 재오염방지 효과가 크며, 10% 미만 첨가시 반응이 미미하고 세척 효과가 저하되며, 20% 초과시 거품등이 발생될 수 있다.

수용성 용제는 비이온계면활성제와의 복합 작용으로 세정 작용을 높이기 위한 것으로서, 10~20% 범위의 첨가가 적정하며, 이 범위를 벗어날 경우 첨가 효과가 미미하다.

가성소다는 10% 미만 첨가시 세척 효과가 미미하고, 20% 초과시 인체에 유해하고 전해동박 표면을 손상시킬 수 있다.

소포제는 거품을 제거하기 위한 것으로, 5% 미만 첨가시 거품 제거 효과가 미미하고, 15 % 초과시 기름기가 물에 뜨는 등의 현상이 발생되어 폐수처리 공정을 필요로 하게 된다.

상기와 같은 조성비를 갖는 추출수단(700)은 전술한 세척조(310,330,350)의 크기에 대응하여 적정량 투입된다. 즉, 세척조(310,330,350)의 용량이 1톤일 경우 1/10인 100리터가 투입된다.

제 1스크류이송부(320)는 1차 세척이 이루어진 전해동박(600)을 제 2세척조(330)로 이송시키는 것으로서 도 4 내지 도 6을 참조하면, 대략 'W'자형 단면을 갖는 케이스(321)가 제 1세척조(310)에 대해 경사지게 고정 설치되어지되, 케이스(321)의 외주면에는 소정 직경을 갖는 다수의 배수공(321a)이 형성되고, 케이스(321)의 일측에는 보다 큰 직경을 갖는 다수의 배수공(322a)이 형성된 격판(322)이 부착되어 있다.

또한, 케이스(321)의 타측에 받침판(323)이 고정 설치되고, 이 받침판상에 구동모터(324)가 고정 설치되며, 케이스(321) 내부에는 1쌍의 스크류축(325)이 설치되어 있다.

또한, 구동모터(324)에 축결합된 구동풀리(326)는 스크류축(325)에 각각 축결합된 종동풀리(327)에 벨트(328)를 통해 연결되어 있어서, 구동모터(324)의 작동에 따른 회전력은 양 풀리(326)(327) 및 벨트(328)를 통해 스크류축(325)에 전달되어 이 스크류축(325)이 회전하면서 제 1세척조(310)내의 수분을 함유한 전해동박(600)이 스크류축(325)을 타고 이동하다가 케이스(321)의 단부에 형성된 배출구(321b)를 통해 제 2세척조(330)로 낙하한다.

제 2세척조(330)는 전술한 스크류축(325)을 통해 이송된 전해동박(600)이 수납되어 2차 세척이 이루어지는 것으로서, 내부에 추출수단(700)과 전해동박(600)이 혼재되며, 하단부 역시 'V'자 형상으로 가공되어 있다.

제 2스크류이송부(340)는 2차 세척이 이루어진 전해동박(600)을 제 3세척조(350)로 이송시키는 것으로서 도 8 내지 도 10을 참조하면, 대략 'U'자형 단면을 갖는 케이스(341)가 제 2세척조(330)에 대해 경사지게 고정 설치되어지되, 케이스(341)의 외주면에는 다수의 배수공(341a)이 형성되고, 케이스(341)의 일측에는 보다 큰 직경을 갖는 다수의 배수공(342a)이 형성된 격판(342)이 부착되어 있다.

또한, 케이스(341)의 타측에 받침판(343)이 고정 설치되고, 이 받침판상에 구동모터(344)가 고정 설치되며, 케이스(341) 내부에는 스크류축(345)이 설치되어 있다.

또한, 구동모터(344)에 축결합된 구동풀리(346)는 스크류축(345)에 축결합된 종동풀리(347)에 벨트(348)를 통해 연결되어 있어서, 구동모터(344)의 작동에 따른 회전력은 양 풀리(346)(347) 및 벨트(348)를 통해 스크류축(345)에 전달되어 이 스크류축(345)이 회전하면서 제 2세척조(330)내의 수분을 함유한 전해동박(600)이 스크류축(345)을 타고 이동하다가 케이스(341)의 단부에 형성된 배출구(341b)를 통해 제 3세척조(350)로 낙하한다.

한편, 전술한 케이스(341)의 내벽 일측 상단에는 육면체 형상을 갖는 가이드바(349)가 케이스(341)의 길이 방향을 따라 스크류축(345)의 스크류와 상하 약 5~10㎜ 간격을 두고 고정 설치되어 있다. 이 가이드바(349)는 스크류축(345)의 회전시 전해동박(600)이 스크류축(345)의 외측을 통해 이동하는 동작을 용이하게끔 하는 역할을 수행한다.

즉, 도 9에 도시된 케이스(341)는 도 6에 도시된 케이스(321)보다 크기가 상대적으로 작으므로, 스크류축(345)의 회전시 전해동박(600)이 스크류축(345)의 외측을 통해 이동하는 동작이 용이하지 못하며, 가이드바(349)의 설치시, 전해동박(600)이 가이드바(349)의 내측 벽면을 타고 배출구(341b)측으로 이동하는 것이 용이해진다.

이때, 가이드바(349)와 스크류축(345)의 스크류와의 간격을 5~10㎜로 한정한 것은, 간격이 5㎜ 미만일 경우, 전해동박(600)이 스크류축(345)의 스크류와 가이드바(349) 사이를 통과하는 동작이 어렵고, 간격이 10㎜ 이상으로 넓게 벌어질 경우, 가이드바(349)를 설치하는 의미가 퇴색하기 때문이다.

한편, 제 3세척조(350)는 전술한 스크류축(345)을 통해 이송된 전해동박(600)이 수납되어 3차 세척이 이루어지는 것으로서, 내부에 추출수단(700)과 전해동박(600)이 혼재되며, 하단부 역시 'V'자 형상으로 가공되어 있다.

또한, 제 3스크류이송부(360)는 3차 세척이 이루어진 전해동박(600)을 탈수부(400)로 이송시키는 것으로서 구체적인 구성은 제 2스크류이송부(340)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

탈수부(400)는 세척부(300)를 거친 전해동박(600)에 함유된 수분을 제거하는 것으로서 통상의 공업용 상부식 탈수기 형태를 구비하며, 도 1을 참조하면, 외통(410) 내부에 내통(420)이 수납되고, 이 내통은 구동모터(430)에 의해 회동가능한 구조를 가진다.

즉, 외통(410)과 일정 간격을 두고 고정설치된 구동모터(430)의 회전축(432)에 구동풀리(미도시, 도 8의 346 참조)가 연결되고, 이 구동풀리는 벨트(440)를 통해 전술한 내통(420)의 회전축(422)에 종동풀리(미도시, 도 8의 347 참조)를 통해 연결되어 있어서, 전술한 제 3스크류이송부(360)에 의해 이송된 수분을 함유하는 전해동박(600)이 내통(420)에 수납된 후, 이 내통(420)의 회전에 의해 전해동박(600)의 수분이 탈수된다.

압축부(500)는 탈수부(400)를 거친 전해동박(600)을 압축하는 것으로서, 통상의 공장용 다목적 압축기 형태를 구비하며, 도 1을 참조하면, 본체(510)의 하부에 전해동박 수납부(미도시)가 형성되고, 본체(510)의 상부에는 실린더(cylinder)의 피스톤에 결합되어 상하 이동하면서 전해동박을 압축하는 압축판(미도시)이 설치되며, 본체(510) 전면의 하부에는 전해동박 수납부를 개폐하는 도어(520)의 일측이 힌지 결합되어 있다.

도면 중 미설명 부호 312, 332, 352는 드레인(drain)관, 329는 아이들링 기어이다.

이하에서는 본 발명의 전해동박 추출장치에 의해서 추출되는 전해동박의 추출방법에 대하여 도 1 내지 도 10과, 도 11의 순서도를 참조로 하여 설명한다.

카본계 슬러리가 첨가되지 않은 순수 전해동박을 얻고자 할 경우, 우선 파쇄부(100)를 통해 카본계 슬러리가 함유된 전해동박(600)(도 12 참조)을 파쇄한다(S11). 즉, 콘트롤 박스(160)를 통해 구동모터(110)를 조작함에 따라 원통날(152) 및 파쇄날이 회전하며, 카본계 슬러리가 함유된 전해동박(600)을 투입하여 전해동박을 파쇄한다.

이후, 이송부(200)를 통해 파쇄된 전해동박(600)을 이송한다(S12). 즉, 파쇄부(100)를 통해 파쇄된 전해동박(600)은 뭉쳐진 상태로서 입구배관(210)을 통해 유입되며, 이때 회전축(212)의 회전에 따라 당초 회전축 외주면에 늘어진 상태로 있던 체인(214)이 외주면과 수직 방향으로 세워진 상태로서 회전축(212)과 함께 회전하면서 전해동박(600)을 타격하여 퍼트리면서 이동시킨다.

이후, 하우징(220)내에 투입된 전해동박(600)은 긁개(224)를 통해 출구배관(230)으로 배출되며, 이 과정에서 배출된 전해동박(600)은 블로워(240)에 의해 발생된 바람을 타고 이송배관(250)을 통해 제 1세척조(310)내에 투입된다.

이후, 추출수단(700)을 사용하여 전해동박(600)을 세척하여 이에 함유된 카본계 슬러리를 제거한다(S13). 즉, 제 1세척조(310)에 이송배관(250)으로부터 전해동박(600)이 낙하되면 추출수단(700)을 사용하여 1차 세척을 실시하며, 세척이 완료된 전해동박(600)은 제 1스크류이송부(320)를 통해 제 2세척조(330)로 이송시킨다.

즉, 구동모터(324)의 작동에 따른 회전력이 양 풀리(326)(327)와 벨트(328)를 통해 스크류축(325)에 전달되어 스크류축이 회전하면서 제 1세척조(310)내의 수분을 함유한 전해동박(600)이 스크류축(325)을 타고 이동하다가 배출구(321b)를 통해 제 2세척조(330)로 낙하하며, 이 과정에서 수분을 포함하는 1차 세척액은 배수공(321a)(322a)을 통해 자연배수된다.

또한, 제 2세척조(330) 및 제 3세척조(350)를 통해 전술한 바와 같이 2차, 3차 세척이 이루어지며, 세척이 완료된 전해동박은 탈수부(400)를 통해 수분이 제거된다(S14).

즉, 이송된 전해동박(600)은 다수의 세척조(310)(330)(350)와, 스크류이송부(320)(340)(360)를 통해 순차적으로 통과되면서 추출수단(700)을 통하여 전해동박(600)에 함유된 카본계 슬러리가 제거된다.

이후, 압축부(500)를 통해 전해동박(600)이 압축되면(S15), 포장을 거쳐서S16), 수요가에게 전달된다.

상기와 같은 과정에서 각종 소형 전자제품이나 리튬 이차전지의 제작과정 중 발생하는 스크랩 또는 사용 후 수거되는 전해동박에 있어서, 상기 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하여 순수한 동박을 취득함으로써, 귀중한 자원절감과 더불어 환경보호를 도모하는 것이 가능하다.

도 13에 상기한 추출방법을 통해 얻어진 전해동박 압축물의 제품 사진이 나타나 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 전해동박 추출장치 및 추출방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

100 : 파쇄부 110 : 구동모터
130 : 기어박스 160 : 콘트롤 박스
200 : 이송부 210 : 입구배관
214 : 체인 220 : 하우징
224 : 긁개 230 : 출구배관
240 : 블로워 250 : 이송배관
300 : 세척부 310 : 제 1세척조
320 : 제 1스크류이송부 321 : 케이스
321a : 배수공 321b : 배출구
322 : 격판 323 : 받침판
325 : 스크류축 326 : 구동풀리
327 : 종동풀리 328 : 벨트
330 : 제 2세척조 340 : 제 2스크류이송부
349 : 가이드바 350 : 제 3세척조
360 : 제 3스크류이송부 400 : 탈수부
410 : 외통 420 : 내통
500 : 압축부 510 : 본체
520 : 도어 600 : 전해동박
700 : 추출수단

Claims

카본(carbon)계 슬러리가 함유된 전해동박이 파쇄되는 파쇄부;
상기 파쇄부를 통해 파쇄된 전해동박을 이송시키는 이송부;
상기 이송부를 거친 전해동박에 추출수단을 사용하여 상기 카본계 슬러리를 제거하는 세척부;
상기 세척부를 거친 전해동박에 함유된 수분을 제거하는 탈수부; 및
상기 탈수부를 거친 전해동박을 압축하는 압축부를 포함하여 구성되는 전해동박 추출장치.
제 1항에 있어서,
상기 이송부는,
전해동박이 유입되는 입구배관과;
상기 입구배관에 연통된 하우징과;
상기 하우징에 연통되어 전해동박이 배출되는 출구배관과;
블로워(blower)에 의해 발생된 바람이 이송되며, 상기 출구배관과 연통된 이송배관;을 포함하는 전해동박 추출장치.
제 2항에 있어서,
상기 입구배관의 내측에 회전축이 회동가능하게 설치되고, 이 회전축의 외주면에 체인이 등간격을 두고 다수개 부착된 전해동박 추출장치.
제 2항에 있어서,
상기 하우징의 중앙부에 회전축이 회동가능하게 설치되고, 이 회전축의 외주면에는 파쇄된 전해동박을 긁어서 하우징 외부로 배출하기 위한 1쌍의 긁개가 서로 대향 부착된 전해동박 추출장치.
제 1항에 있어서,
상기 세척부는,
상기 전해동박이 수납되어 상기 추출수단을 통해 1차 세척이 이루어지는 제 1세척조와;
1차 세척이 이루어진 전해동박을 이송시키는 제 1스크류이송부와;
상기 제 1스크류이송부를 통해 이송된 전해동박이 수납되어 추출수단을 통해 2차 세척이 이루어지는 제 2세척조와;
2차 세척이 이루어진 전해동박을 이송시키는 제 2스크류이송부와;
상기 제 2스크류이송부를 통해 이송된 전해동박이 수납되어 추출수단을 통해 3차 세척이 이루어지는 제 3세척조와;
3차 세척이 이루어진 전해동박을 상기 압축부로 이송시키는 제 3스크류이송부;를 포함하는 전해동박 추출장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1스크류이송부는,
외주면에 다수의 배수공을 구비하고 상기 제 1세척조에 대해 경사지게 설치된 케이스와;
상기 케이스의 일측에서 다수의 배수공을 구비하고 부착된 격판과;
상기 케이스의 타측에 고정설치된 구동모터와;
상기 케이스 내부에 설치된 1쌍의 스크류축과;
상기 구동모터에 축결합된 구동풀리와;
상기 스크류축에 축결합된 종동풀리와;
상기 구동풀리 및 종동풀리를 연결하는 벨트;를 포함하는 전해동박 추출장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 2스크류이송부는,
외주면에 다수의 배수공을 구비하고 상기 제 2세척조에 대해 경사지게 설치된 케이스와;
상기 케이스의 일측에서 다수의 배수공을 구비하고 부착된 격판과;
상기 케이스의 타측에 고정설치된 구동모터와;
상기 케이스 내부에 설치된 스크류축과;
상기 구동모터에 축결합된 구동풀리와;
상기 스크류축에 축결합된 종동풀리와;
상기 구동풀리 및 종동풀리를 연결하는 벨트;를 포함하는 전해동박 추출장치.
제 7항에 있어서,
상기 케이스의 내벽 일측 길이 방향을 따라 상기 스크류축의 스크류와 상하 5~10㎜ 간격을 두고 가이드바가 고정 설치된 전해동박 추출장치.
제 5항에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 제 3세척조는,
전해동박의 포집이 용이하도록 하단부가 'V'자 형상으로 가공된 전해동박 추출장치.
제 5항에 있어서,
상기 추출수단은,
중량 %로, 물 : 25~35%, 비이온계면활성제 : 10~20%, 수용성 용제 : 10~20%, 가성소다 : 10~20%, 소포제 : 5~15%를 포함하는 전해동박 추출장치.
(a) 구동모터의 조작에 따라 원통날 및 파쇄날이 회전하면서 카본계 슬러리가 함유된 전해동박을 파쇄하는 단계;
(b) 파쇄를 거쳐 입구배관을 통해 유입된 전해동박을 체인을 통해 타격하고, 하우징내에 구비된 긁개를 통해 출구배관으로 배출시키면서 블로워 및 이송배관을 통해 파쇄된 전해동박을 이송하는 단계;
(c) 이송된 전해동박을 다수의 세척조와 스크류이송부를 통해 순차적으로 통과시키면서 추출수단을 사용하여 전해동박에 함유된 카본계 슬러리를 제거하는 단계;
(d) 세척이 완료된 전해동박을 탈수부를 통해 수분을 제거하는 단계;
(e) 압축부를 통해 전해동박을 압축하는 단계;
(f) 압축된 전해동박을 포장하는 단계;로 이루어지는 전해동박 추출방법.
제 11항에 있어서,
상기 (c) 단계에서의 추출수단은,
중량 %로, 물 : 25~35%, 비이온계면활성제 : 10~20%, 수용성 용제 : 10~20%, 가성소다 : 10~20%, 소포제 : 5~15%를 포함하는 전해동박 추출방법.