KR101199890B1 - 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부에서 수거된 스테인레스를 커팅한 후, 스크랩으로 형성시킨 후, 상기 스크랩을 본체의 도어를 통하여 저장호퍼에 투입하면, 저장호퍼와 일체로 고정된 유닛탱크의 개폐 실린더가 개방되면서 상기 스크랩을 유닛탱크 내부에 공급시킴과 함께 상기 개폐 실린더 부분이 다시 밀폐되면 압력분사 밸브를 통하여 유입되는 공기압력에 의해 상기 스크랩은 유닛탱크 내부에서 고속 회전하면서 마찰 된 후, 배기 밸브와 연결되는 분사노즐을 통하여 고정 플레이트 표면에 부딪히고, 상기 고정 플레이트에서 떨어지는 스크랩은 저장호퍼 내부로 다시 떨어지면서 고속회전과 함께 분사노즐을 통하여 분사되는 공정을 10시간 반복하면서 구형상의 연마재로 형성시킬 수 있도록 구성되는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치에 관한 것이다.

Description

커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치{ABRASIVE, A METHOD FOR MANUFACTURING THE ABRASIVE, ANDA METHOD FOR BLAST PROCESSING WITH THE USE OF THEABRASIVE STAINESS STEEL}

본 발명은 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부에서 수거된 스테인레스를 커팅한 후, 스크랩으로 형성시킨 후, 상기 스크랩을 본체의 도어를 통하여 저장호퍼에 투입하면, 저장호퍼와 일체로 고정된 유닛탱크의 개폐 실린더가 개방되면서 상기 스크랩을 유닛탱크 내부에 공급시킴과 함께 상기 개폐 실린더 부분이 다시 밀폐되면 압력분사 밸브를 통하여 유입되는 공기압력에 의해 상기 스크랩은 유닛탱크 내부에서 고속 회전하면서 마찰 된 후, 배기 밸브와 연결되는 분사노즐을 통하여 고정 플레이트 표면에 부딪히고, 상기 고정 플레이트에서 떨어지는 스크랩은 저장호퍼 내부로 다시 떨어지면서 고속회전과 함께 분사노즐을 통하여 분사되는 공정을 10시간 반복하면서 구형상의 연마재로 형성시킬 수 있도록 구성되는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 브라스트 가공방법에는 압축 공기 등의 압축 유체를 이용해 연마제를 분사하는 건식 브라스트 또는 습식 브라스트 등의 브라스트 가공방법 이외에 날개차를 회전시키고 연마재에 원심력을 주어 투사하는 원심력이나, 타출 로터를 이용해 연마재를 두드려 붙여 투사하는 평타식 등 피 가공물의 가공 표면에 대해서 소정의 분사 속도나 분사 각도로 연마재를 투사하는 것이 가능한 브라스트 가공방법을 넓게 포함한다.

상기한 브라스트 크리닝이란, 모래나 스틸볼 등의 연마재를 피가공면에 강하게 분사시켜 그 충돌에 의해 금속표면을 연마하거나 청정화하는 것을 말하며, 단순히 블라스팅이라고도 칭한다. 또한, 분사방식에 따라서 파워 브라스트(고압공기 사용), 습식 브라스트(물과 연마재를 액상으로 사용하며 액체호닝이라고도함), 원심 브라스트(금속회전 차륜 원심력을 이용), 진공 브라스트(분사와 동시에 연마재, 분진을 진공으로 회수) 방식 등이 있다.

한편, 사용하는 연마재 종류에 따라 금속류를 사용하는 쇼트 브라스트가 있고, 여기에 이용되는 재질로는 스틸 볼, 스틸 그릿, 스틸 컷와이어, 알루미늄 컷와이어 등이 있으며, 비금속류는 샌드 브라스트를 사용하여 대부분 광물류를 사용하는데 샌딩사, 가넷(석류석), 동(Cu) 슬래그, 금강사, 플라스틱 쇼트, Glass Bead, Ceramic Bead, 탄화규소, 실리콘 카바이드 등이 있다. 이들중 금속류 투사 연마재는 내구성이나 연마 효율면에서 비금속류에 비해 매우 우수하지만 제조원가가 광물류에 비해 수십 내지 백배 정도로 상당히 높으며, 또한 재료에 맞는 브라스트 기계를 특별히 제작하여야 한다는 단점도 있어서 금속류 투사 연마재는 대부분 특수 표면 가공이 필요한 연마제품에 사용한다.

광물성 재료의 활용에 있어서는 자연보호 차원에서 제한적일 수밖에 없으며, 폐기물 재자원화 측면에서 상당히 고무적인 기술이지만 고가의 제품 단가, 낮은 경도, 낮은 조도, 동 슬래그의 부식성, 블라스팅 후 다량의 분진발생, 재사용이 불가능한 문제점이 있다. 또한, 고철로 수거되는 스테인레스 재질의 판재와 파이프 등은 재활용을 위해 제철소로 반입되지만 연마재로 만들기 위한 여건이 충분치 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 외부에서 수거된 스테인레스를 소정의 크기로 절단 및 커팅하여 스크랩으로 형성시킨 다음 상기 스크랩을 본체 내부에 형성된 저장호퍼와 일체로 형성된 유닛탱크에 공급하면 외부에서 유입되는 공기압력에 의해 상기 스크랩은 유닛탱크 내부에서 고속으로 회전과 마찰을 반복한 후, 분사노즐을 통하여 고정 플레이트 표면에 타격하는 방식으로 스크랩을 구 형상의 연마재로 형성할 수 있는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 외부에서 수거된 스테인레스를 커팅한 후, 스크랩으로 형성시킨 후, 상기 스크랩을 본체의 도어를 통하여 저장호퍼에 투입하면, 저장호퍼와 일체로 고정된 유닛탱크의 개폐 실린더가 개방되면서 상기 스크랩을 유닛탱크 내부에 공급시킴과 함께 상기 개폐 실린더 부분이 다시 밀폐되면 압력분사 밸브를 통하여 유입되는 공기압력에 의해 상기 스크랩은 유닛탱크 내부에서 고속 회전하면서 마찰 된 후, 배기 밸브와 연결되는 분사노즐을 통하여 고정 플레이트 표면에 부딪히고, 상기 고정 플레이트에서 떨어지는 스크랩은 저장호퍼 내부로 다시 떨어지면서 고속회전과 함께 분사노즐을 통하여 분사되는 공정을 10시간 반복하면서 구형상의 연마재로 형성시킬 수 있도록 구성되는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 절단된 스테인레스 스크랩 부분을 별도의 용융 공정을 거치지 않고도 산업용 연마재로 재활용할 수 있고, 환경오염을 줄일 수 있는 특징이 있다.

그리고, 재활용 스테인레스 연마재를 블라스팅이나 쇼트 블라스팅 공정에 사용하면 기존에 비해 경도가 우수하고 균일한 입도로 연마효율이 향상됨은 물론, 블라스팅 후 표면 조도가 우수하면서, 분진 발생량이 현저하게 적다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 작업 공정을 계략적으로 도시한 작업 흐름도.
도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 정면도.
도 3은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 측면도.
도 4는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 평면도.
도 5는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 상태의 정면도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 도 1과 같이 외부에서 수거된 스테인레스를 커팅한 후, 스크랩(30)으로 형성시킨 후, 상기 스크랩(30)을 본체(10)의 도어(11)를 통하여 저장호퍼(12)에 투입하는 공정을 통하여 상기 스크랩(30)을 구 형상의 연마재로 형성시킬 수 있다.

여기서, 상기 저장호퍼(12)와 일체로 고정된 유닛탱크(13)의 개폐 실린더(14)가 도 5의 (a)와 같이 개방되면서 상기 스크랩(30)을 유닛탱크(13) 내부에 공급하게 된다.

그리고, 도 5의 (b)와 같이 상기 개폐 실린더(14) 부분이 다시 밀폐되면 압력분사 밸브(15)를 통하여 유입되는 공기압력(6~8Pa)에 의해 상기 스크랩(30)은 유닛탱크(13) 내부에서 고속 회전하면서 마찰 된 후, 배기밸브(16)와 연결되는 분사노즐(17)을 통하여 고정 플레이트(18) 표면에 부딪히는 구성이다.

이때, 고정 플레이트(18)에서 떨어지는 스크랩(30)은 저장호퍼(12) 내부로 다시 떨어지면서 고속회전과 함께 분사노즐(17)을 통하여 분사되는 공정을 10시간 반복하게 된다.

한편, 스크랩(30)이 고정 플레이트(18) 표면에 부딪히는 상황에서 발생되는분진은 본체(10) 일 측에 형성된 사이클론(25)과 연결된 배출관(26)을 통하여 집진기(24)로 바로 배출되는 구성이다.

그리고, 도 5의 (a)(b)와 같이 유닛탱크(13) 내부에 형성된 개폐 실린더(14)의 로드 끝단에는 원뿔 우레탄 패킹(20)이 형성되어 있으며, 상기 원뿔 우레탄 패킹(20)은 실린더 작용에 의해 상하방향으로 승강 되면서 플랜지(19) 내측에 형성된 배출구(21)의 공간을 밀폐 또는 개방시킬 수 있는 구성이다.

여기서, 개폐 실린더(14)는 플랜지(19)와 고정 플레이트(22)를 받치는 샤프트(23)에 고정되어 지지 되면서 원뿔 우레탄 패킹(20)을 승강시킬 수 있는 구성이다.

즉, 외부에서 수거된 스테인레스를 소정의 크기로 절단 및 커팅하여 스크랩(30)으로 형성시킨 다음 상기 스크랩(30)을 본체(10) 내부에 형성된 저장호퍼(12)와 일체로 형성된 유닛탱크(13)에 공급하면 외부에서 유입되는 공기압력에 의해 상기 스크랩(30)은 유닛탱크(13) 내부에서 고속으로 회전과 마찰을 반복한 후, 분사노즐(17)을 통하여 고정 플레이트(18) 표면에 부딪히면서 타격하는 방식으로 스크랩(30)을 구 형상의 연마재로 형성할 수 있으며, 이때 고정 플레이트(18)에서 떨어지는 스크랩(30)은 저장호퍼(12) 내부로 다시 떨어지면서 고속회전과 함께 분사노즐(17)을 통하여 분사되는 공정을 10시간 반복하게 된다.

이와 같은 가공 공정을 통해 생산되는 연마재는 입경이 0.02~0.5mm까지 다양한 크기로 생성시킬 수 있다.

한편, 각 치수 범위별 입도 분포와 입도의 균일함을 나타내는 균등계수를

[표 1]에 나타내었다.

가공 공정을 통해 생산된 연마재 입도분포 및 균등계수

체의 호칭 치수(mm)	체를 통과하는 무게 입도 백분율	균등계수
>5	0%	1.22
1.2~2.5	15%	"
0.6~1.2	28%	"
0.3~0.6	35%	"
0.1~0.3	12%	"
0.01~0.1	3%	"
<0.01	2%	"

이상과 같이 입도분포는 0.1~2.5mm 범위의 시료가 90%를 점유하고 있는 것으로 나타났고, 특히 균등계수의 경우 '1'에 가까울수록 입도가 균일함을 의미하는데, 본 연마재는 매우 균일함을 확인할 수 있다.

표면처리시 연마재별 입자 크기와 연마처리 특성비교

	입도분표(mm)	표면조도	연마처리면적	생성분진량
모래 1	0.1~0.4	35	9.0	250
모래 2	0.4~1.0	50	5.5	350
스틸	0.1~0.4	60	8.0	86
본발명의연마재	0.1~0.4	90	11	15

이상과 같이 그 결과 표면 조도는 세 가지 종류 모두 작은 입자보다 큰 입자가 더 좋게 나타났지만, 투사 연마재 종류별로는 혼합조성물 투입 연마재, 스틸, 모래순으로 나타나서 기존에 사용되는 모래보다 본 발명의 연마재가 보다 효과적인 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 연마처리면적은 역시 세 가지 모두 작은 입자가 큰 입자보다 많은 면적을 처리할 수 있었는데, 연마재별로는 그 효과도 차이가 있어서 동일한 크기의 모래보다 본 발명의 연마재가 더 많은 면적을 연마할 수 있는 것으로 측정되었다. 또한, 연마작업 동안 발생하는 분진은 공해물질로 작업자의 건강에도 큰 문제를 일으킬 수 있어 그 실험 결과 연마면에서 충돌을 통해 쪼개어져 많은 분진을 일으키는 모래의 경우 상당한 분진이 발생하였으나, 경도가 강한 본 발명의 연마재의 경우는 동일한 크기의 모래에 비해 단지 1/5 정도만 발생하는 것으로 확인되었다.

즉, 투사연마재는 크기가 클수록 표면 조도는 높게 나오다 처리면적은 작으며 발생하는 분진은 더 많이 발생하는 것으로 나타났고, 연마효율은 모래와 스틸보다 본 발명의 연마재가 좋은 결과를 나타내었다.

결과적으로 본 발명에 따르면 폐자재 스테인레스 스크랩 부분을 별도의 용융 공정을 거치지 않고도 산업용 연마재로 재활용할 수 있고, 환경오염을 줄일 수 있는 특징이 있다.

그리고, 재활용 스테인레스 연마재를 블라스팅이나 쇼트 블라스팅 공정에 사용하면 기존에 비해 경도가 우수하고 균일한 입도로 연마효율이 향상됨은 물론, 블라스팅 후 표면 조도가 우수하면서 분진 발생량이 현저하게 적다는 효과가 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10. 본체 11. 도어
12. 저장호퍼 13. 유닛탱크
14. 개폐 실린더 15. 압력분사 밸브
16. 배기밸브 17. 분사노즐
18. 고정 플레이트 19. 플랜지
20. 원뿔 우레탄 패킹 21. 배출구
22. 실린더 고정 플레이트 23. 샤프트
24. 집진기 25. 사이클론
26. 배출관 30. 스크랩

Claims (3)

1. 스테인레스를 커팅 하면서 형성되는 스크랩(30);
   본체(10)의 도어(11)를 통하여 공급되는 상기 스크랩(30)을 저장하는 저장호퍼(12);
   상기 저장호퍼(12)와 일체로 고정된 유닛탱크(13);
   상기 유닛탱크(13)의 내부로 유입되는 스크랩(30)을 공급 및 차단할 수 있는 개폐 실린더(14);
   상기 개폐 실린더(14)가 밀폐되면서 유닛탱크(13) 내부에 수용된 스크랩을 회전 및 마찰시킬 수 있는 공기압력(6~8Pa)를 발생시키는 압력분사 밸브(15);
   상기 압력분사 밸브(15)를 통하여 유입되는 공기압력을 외부로 배출하기 위한 배기밸브(16);
   상기 압력분사 밸브(15)와 연결되는 분사노즐(17)을 통하여 배출되는 스크랩(30)이 부딪치고 저장호퍼(12)로 낙하시키는 고정 플레이트(18);
   상기 고정 플레이트(18)에서 떨어지는 스크랩(30)은 저장호퍼(12) 내부로 다시 떨어지면서 고속회전과 함께 분사노즐(17)을 통하여 분사되는 공정을 10시간 반복하면서 구 형상의 연마재로 형성시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유닛탱크(13) 내부에 형성된 개폐 실린더(14)의 로드 끝단에는 원뿔 우레탄 패킹(20)이 형성되며, 상기 원뿔 우레탄 패킹(20)은 실린더 작용에 의해 상하방향으로 승강 되면서 플랜지(19) 내측에 형성된 배출구(21)의 공간을 밀폐 또는 개방시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 개폐 실린더(14)는 플랜지(19)와 고정 플레이트(22)를 받치는 샤프트(23)에 고정되어 지지 되면서 원뿔 우레탄 패킹(20)을 승강시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 커팅 스테인레스 스크랩을 이용한 연마재의 가공장치.
   
   
   
   

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