KR101463002B1 - 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐타이어 또는 자동차 내,외장제의 고무 부품을 분쇄한 폐고무 분말을 다단 스크류 컨베이어 내부에 투입하여 예비가열, 다단계 가열 및 냉각 공정을 거쳐 폐고무의 가교구조를 빠른 시간 내에 해체시켜 원료고무의 물성으로 회복시키고, 대량의 재생고무 생산이 가능한 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용하여 재생고무를 대량 생산하기 위한 가소화 장치에 관한 것으로, 본 발명은 고무 재료에 열적 변화를 가하면 고무가 갖고 있는 가교성이 해체되는 특성을 이용하여 각 단계별로 예비가열 및 다단 가열시 한 쌍의 구동축에 각각 형성된 스크류가 맞물려 회전하는 회전력의 물리적인 충돌과 챔버의 열선으로 발산되는 1차 원적외선 복사열과 1차 원적외선 복사열과 스크류 내부 공간에 충진된 열 전달 매체로부터 발산되는 2차 복사열을 폐고무에 지속적으로 가교함으로써, 재생고무의 대량 생산이 가능하고, 고무의 성형시 형성된 가교구조를 역으로 해체시켜 성형 상태 이전의 원료고무 상태로 고무 물성을 회복시켜 폐고무를 재활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치{Plasticization processing unit for the production of waste rubber using far-infrared radiant heat}

본 발명은 폐타이어 또는 자동차 내,외장제의 고무 부품을 분쇄한 폐고무 분말을 다단 챔버의 스크류 컨베이어 내부에 투입하여 스크류 회전력에 의한 물리적 충돌과 원적외선 복사열을 폐고무 분말에 지속적으로 가하여 폐고무의 가교구조를 빠른 시간 내에 해체시켜 원료고무의 물성으로 회복시키고, 대량의 재생고무 생산이 가능한 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치에 관한 것이다.

최근 들어 선진 각국들의 공통된 환경 공해 문제로 대두 되고 있는 것이 폐타이어를 중심으로 한 고무제품의 폐기물에 관한 사항으로서, 이는 고무제품의 수요 중 타이어가 차지하는 비중이 가장 많고 급격한 양적 증가 추세에 기인한 것으로 파악되고 있다.

우리나라의 경우 최근의 급격한 국민경제 수준의 향상과 더불어 매년 차량의 증가가 큰 폭으로 신장되고 있으며, 이에 따라 부수적으로 발생되고 있는 폐타이어는 작년말 누적 1억9천만개, 년간 3,000만개 이상으로 해마다 큰 폭으로 증가하고 있다. 그러나 근본적인 처리방안에 대한 대책이 마련되지 못하여 이의 재활용률이 극히 미진한 실정으로, 이의 대부분이 방치 또는 보관되고 있는 상황이다.

현재 폐타이어의 처리는 열이용 재처리와 물질 재활용으로 분리 활용되고 있으나 주로 열이용이 80%로 시멘트 킬론,건류소각,고형 연료로 사용되고 있으나, 소각시에는 다른 플라스틱 유사품과 마찬가지로 소각로를 손상시키는 점과 타이어의 제조공정에 있어서 스티렌과 부타디엔이 합해져서 만들어지는 합성고무로 유황성분이 첨가되는바 그 폐타이어의 소각시 발생하는 SOx는 대기환경문제를 야기하며, 매립시에는 일반 유기물과는 달리 그 분해속도가 대단히 늦어 토양 오염문제를 야기시킨다. 이에 환경공해의 심각한 폐기물 중 하나인 막대한 양의 폐타이어를 건설재료로 활용하기 위한 방안의 일환으로 콘크리트에 폐타이어를 첨가시킨 고무 콘크리트의 개발과 이를 활용한 2차 제품의 개발에 대한 연구가 활발하다.

한편 일반적인 고무 제품의 경우에는 제품 성형과정을 거치면서 성형 중 이루어지는 가황 반응에 의해 고분자 주쇄 간의 황 가교(cross-linking)구조가 형성된다. 이로 인하여 고무 소재 고유의 특성인 탄성 및 변형에 대한 복원력을 가지게 되는데 이러한 황 가교 구조로 인한 탄성 및 화학적 또는 구조적 안정성으로 인해 기계적으로는 미세한 분쇄가 곤란하며 화학적으로는 열용융이나 용매에 의한 용해가 곤란하여 일반적으로 재활용할 수 있는 실용화 기술이 거의 없는 상황이다.

따라서, 고무 제품의 재활용시 폐타이어의 황과 기타 화합물이 제거되지 않은 상태이거나 또는 비특허문헌 1에 알려진 바와 같은 탈황방법에 의해 황을 제거하지만 재생고무의 생산성이 낮거나 또는 고무의 물성치가 나오지 않아 재생으로 사용하기에는 역부족인 경우가 많았다.

이에 본 출원인은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로 특허문헌 1에 알려진 바와 같은 폐타이어 가소화 처리장치에 탄소나노 히터를 구비시켜 가소화 처리시에 배출되는 가스가 없는 가소화 처리장치를 개발하였으나 폐고무의 재생시 급속 대량으로 폐고무를 재생시키지 못하는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 국내 등록특허공보 제1086686호(탄소나노 히터를 이용한 폐타이어 가소화 처리장치)

비특허문헌 1 : 이준엽, 폐고무 재생 기술 현황, 공업화학전망, 제10권 제3호 2007년

본 발명은 가교고무 재료에 열적 변화를 가하면 고무가 갖고 있는 가교구조가 해체되는 특성을 이용하여 폐고무를 스크류 컨베이어로 이송하면서, 예비가열, 다단계에서 원적외선 복사열을 이용하여 가열시, 예비가열단계를 통해 폐고무의 급격한 물성변화를 예방함으로써 폐고무 재료의 성형시 형성된 가교구조를 효율적으로 해체하는 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치를 제공함을 과제로 한다.

특히, 본 발명은 가소화시키고자 하는 폐고무를 다단 스크류 컨베이어 내부에 투입하여 다단 스크류 컨베이어 내부의 이송관로를 통과시 한 쌍의 구동축에 각각 형성된 스크류가 맞물려 회전하는 회전력의 물리적인 충돌과 챔버의 열선으로 발산되는 1차 원적외선 복사열과 스크류 내부 공간에 충진된 열 전달매체로부터 발산되는 2차 복사열을 폐고무에 지속적으로 가함으로써, 폐고무의 가교성을 효율적으로 해체시켜 성형 이전의 원료고무 상태로 고무 물성을 회복시키는 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치를 제공함을 다른 과제로 한다.

본 발명은 폐고무를 파쇄한 고무분말을 이용하여 재생고무를 생산하기 위한 가소화 처리장치에 있어서, 프레임에 의해 지지되며 전단부에는 고무분말이 유입되는 유입호퍼가 설치된 상단 가열챔버와; 상기 상단 가열챔버로부터 이송받은 고무분말을 순차적으로 가소화처리하여 냉각챔버로 이송하기 위해 프레임에 의해 지지되며 후단부에는 이송호퍼가 설치된 중단 가열챔버와; 상기 가열챔버의 유출호퍼를 통해 유입된 가소화처리된 고무분말을 냉각처리하여 외부로 배출하는 배출호퍼가 설치된 냉각챔버 및; 상기 상단 가열챔버, 중단 가열챔버 및 냉각챔버는 수평방향으로 연통되게 형성되는 파이프 내부공간의 양단에 회전가능하도록 지지되고 외부의 구동유니트에 의해 회전되는 스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치를 과제의 해결 수단으로 한다.

본 발명은 고무 재료에 열적 변화를 가하면 고무가 갖고 있는 가교성이 해체되는 특성을 이용하여 각 단계별로 예비가열 및 다단 가열시 한 쌍의 구동축에 각각 형성된 스크류가 맞물려 회전하는 회전력의 물리적인 충돌과 챔버의 열선으로 발산되는 1차 원적외선 복사열과 스크류 내부에 충진된 열 전달매체로부터 발산되는 2차 복사열을 폐고무에 지속적으로 가함으로써, 재생고무의 대량 생산이 가능하고, 고무의 성형시 형성된 가교구조를 역으로 해체시켜 성형 상태 이전의 원료고무 상태로 고무 물성을 회복시켜 폐고무를 재활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 폐타이어 가소화 처리장치의 냉각스크류의 작동상태도.
도 2는 도 1에서 보인 폐타이어 가소화 처리장치의 이송챔버의 결합상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가소화 처리장치의 내부를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3에서 보인 가소화 처리장치의 외부 측면을 나타낸 측면도.
도 5는 도 3의 가소화 처리장치의 상단 가열챔버의 내부를 나타낸 측면 단면도.
도 6은 도 3의 가소화 처리장치의 중단 가열챔버의 내부를 나타낸 측면 단면도.
도 7a 및 도 7b는 3의 가소화 처리장치의 냉각챔버 내에 스크류가 장착된 상태를 나타낸 평면 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 스크류의 작동상태도.
도 9는 본 발명에 따른 챔버의 단면을 절단하여 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 챔버의 열선으로부터 복사열이 발산되는 상태를 나타낸 상태도.
도 11은 본 발명에 따른 챔버 내에서 복사열이 발산되는 상태를 나타낸 상태도.
도 12는 발명에 따른 스크류 내부에 형성된 공간 공간의 열 전달매체로부터 복사열이 발산되는 상태를 나타낸 상태도.
도 13은 본 발명에 따른 챔버 내에서 복사열이 발산되는 상태를 확대하여 나타낸 상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 각 도면에서 일반적인 재생고무를 대량 생산하기 위한 가소화 장치의 기술적 내용에 대한 도시 및 상세한 설명은 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

본 발명은 폐고무 분말을 다단 챔버 내부에 투입하여 각 챔버 내에서 서로 맞물려 회전하는 스크류 회전력의 물리적인 힘과 스크류 챔버 내부에서 발산되는 원적외선 복사열을 폐고무 분말에 지속적으로 가하여 순차적으로 가소화 처리함으로써, 고무의 성형시 형성되었던 가교구조를 역으로 해체시켜 성형 상태 이전의 원료고무 상태로 고무 물성을 회복시키는 것이 특징이다.

본 발명에 첨부된 도면인 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가소화 처리장치의 내부를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3에서 보인 가소화 처리장치의 외부 측면을 나타낸 측면도이며, 도 5는 도 3의 가소화 처리장치의 상단 가열챔버의 내부를 나타낸 측면 단면도이고, 도 6은 도 3의 가소화 처리장치의 중단 가열챔버의 내부를 나타낸 측면 단면도이며, 도 7a 및 도 7b는 3의 가소화 처리장치의 냉각챔버 내에 스크류가 장착된 상태를 나타낸 평면 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 스크류의 작동상태도이며, 도 9는 본 발명에 따른 챔버의 단면을 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 챔버의 열선으로부터 복사열이 발산되는 상태를 나타낸 상태도이며, 도 11은 본 발명에 따른 챔버 내에서 복사열이 발산되는 상태를 나타낸 상태도이고, 도 12는 발명에 따른 스크류 내부에 형성된 공간 공간의 열 전달매체로부터 복사열이 발산되는 상태를 나타낸 상태도이며, 도 13은 본 발명에 따른 챔버 내에서 복사열이 발산되는 상태를 확대하여 나타낸 상태도에 관한 것이다..

상술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 폐고무 가소화 처리장치의 특징에 의하면, 본 발명은 폐고무를 파쇄한 고무분말을 이용하여 재생고무를 생산하기 위한 가소화 처리장치는 프레임(11)에 의해 지지되며 전단부에는 고무분말이 유입되는 유입호퍼(12)가 설치된 상단 가열챔버(10)와;

상기 상단 가열챔버(10)로부터 이송받은 고무분말을 순차적으로 가소화처리하여 냉각챔버(40)로 이송하기 위해 프레임(11)에 의해 지지되며 후단부에는 이송호퍼(23c)가 설치된 중단 가열챔버(20)와;

상기 중단 가열챔버(20)의 이송호퍼(23c)를 통해 유입된 가소화처리된 고무분말을 냉각처리하여 외부로 배출하는 배출호퍼(33)가 설치된 냉각챔버(30) 및;

상기 상단 가열챔버(10), 중단 가열챔버(20) 및 냉각챔버(30)는 수평방향으로 연통되게 형성되는 파이프(70) 내부공간의 양단에 회전가능하도록 지지되고 외부의 구동유니트(40)에 의해 회전되는 스크류(50);를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 챔버는 다단 챔버(10, 20, 30)로 구성되고, 상기 유입호퍼(12)로 유입된 고무 분말은 상기 다단 챔버 간을 수직방향으로 연통시키는 상단 가열챔버(10) 및 중단 가열챔버(20a, 20, 20c)를 통해 각 챔버 내로 이송받아 순차적으로 가소화 처리되고, 냉각챔버(30)냉각처리를 거친 후 배출호퍼(33)를 통해 외부로 배출되어진다.

본 발명에서 명세서 내용 중 중단 가열챔버의 부호 표기는 문맥의 흐름에 따라 자연스럽게 부호 (20a, 20, 20c)와 부호 (20)을 혼용하여 사용하고, 본 발명에 기재된 용어인 '스크류 컨베이어'란 파이프의 내부공간의 양단에 회전가능하도록 지지되고 외부의 구동유니트에 의해 회전되는 스크류가 장착된 구조로서 상세한 설명의 기재 내용에서 문맥의 흐름상 '스크류 컨베이어 이송장치'란 용어와 혼용하여 사용할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

본 발명은 상기 가소화 처리장치에서 챔버 내에서 폐고무 분말에 열적 변화를 가하면 폐고무가 갖고 있는 가교구조가 해체되는 특성의 효율을 높이기 위해 단계별 가열 변화를 주는 장치로서, 예비가열단계, 1단계, 2단계, 3단계, 4단계, 냉각단계를 거쳐서 가교구조를 해체한다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폐고무 가소화 처리장치는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상단 가열챔버(10)의 전단부(A)에 설치된 유입호퍼에서 고무 분말을 공급을 하며, 투입된 고무 분말은 상단 가열챔버(10)의 전단부(A) 관로에서 부분 예비 가열된 후 상단 가열챔버(10)의 후단부(B) 관로에서 1차 가소화처리된 다음 내부공간에 장착된 스크류에 의해 회전하면서 이송되어 2~4단의 중단 가열챔버(20a, 20b, 20c)에서 순차적으로 2차 내지 4차 가소화처리되어진다.

본 발명에서 상기 상단 가열챔버(10)는 고무분말이 유입되어 예비가열되는 전단부와 고무분말이 가열에 의해 가소화처리되는 후단부(B)로 구성된다.

그리고 상기 유입호퍼(12)로 유입된 고무분말은 상기 각 챔버 간(10, 20)을 수직방향으로 연통시키는 중간호퍼(13, 23a, 23b)를 통해 각 챔버 내에서 순차적으로 가소화 처리되어 상기 이송호퍼(23c)를 통해 냉각챔버(30)로 이송된다.

이때, 각 단의 가열챔버로 이송되면서 가교고무의 가교구조가 해체되도록 1단의 상단 가열챔버에서 필요로 하는 단위별 온도를 자유롭게 변환이 가능하며 각 단계에 맞게 온도 조절이 가능한 구조로 되어 있다. 1단계에서 중고온, 2,3단계에서 고온, 4단계에서는 중저온을 각각 유지 관리하며, 이송장치 콘베이어 내부에 2차 복사열 구조로 이루어져 있어 1차 복사열 내부 열원이 함께 이송관로를 통해 열원을 공급하는 장치 구조로 이루어 지게 된다. 본 발명에 따른 가소화 처리장치의 중단 가열 챔버수는 고무의 종류에 따라 온도 조절이 자유롭게 되도록 되어 있으며, 또는 챔버의 길이는 생산 조건에 따라 가열 챔버의 수를 4단의 조건을 갖추고 있다. 고무가 갖고 있는 조건과 고무 성질에 따라 내부의 복사열에 따라 물리적 기계적인 성질이 변하므로 챔버의 수를 이상적인 단수의 범위 내에서 수량과 길이 폭이 설정되어 질 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 폐타이어 고무분말이 열 분해되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 상단 가열챔버(10) 전단부(A)의 예비가열단계에서 상기 고무분말에 갑자기 급격히 높은 온도의 열을 가하면 고무의 물성이 변할 우려가 있으므로 비교적 중저온의 온도로 예열한 다음 상단 가열챔버(10)의 후단부(B)에서 중고온의 온도로 가열하여 1차 가소화처리하고, 제1 중단 가열챔버(20a)에서 고온의 온도로 가열하여 2차 가소화 처리한 다음 제2 중단 가열챔버(20b)에서 전단의 챔버(10, 20a)의 온도로 유지하는 고온인 중고온의 온도로 유지 가열하여 3차 가소화 처리한 다음 제3 중단 가열챔버(20c)에서 중저온의 온도로 가열하여 4차 가소화처리 하면, 비교적 가열온도가 높은 중단 가열 챔버(20a, 20b, 20c)의 세 구간범위 내에서 고무가 갖고 있는 사슬의 구조가 해체되면서 무게 감소가 나타나며 화학분해 반응이 나타난다.

폐고무의 열 분해 과정에 대한 구체적인 예를 들면, 본 출원인이 특허출원하여 등록받은 바 있는 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 폐타이어 분말을 열 분해하면, 상단 가열챔버(10) 및 제1 중단 가열챔버(20a) 구간에서 오일, 수분, 기타 첨가제, 황 등이 열분해 되고, 제1 중단 가열챔버(20a) 및 제2 중단 가열챔버(20b)에서는 천연고무(Nature Rubber)가 분해되며, 제2 중단 가열챔버(20b) 및 제3 중단 가열챔버(20c)에서는 부타디엔고무(BR)와 합성고무(SBR)가 열분해된다. 특히 타이어에 혼합된 천연고무(NR)와 합성고무(SBR)는 340~430℃에서 액체로 열분해되고, 부타티엔 고무(BR)는 370~480℃에서 열분해 되며, 잔유물이 3% 정도이다. 상기 열분해 과정을 거친 고무분말은 냉각챔버(30)에서 가열된 고무분말을 60℃ 이하 까지 냉각하여 배출하게 된다.

따라서 상기의 예는 폐타이어의 고무분말의 예를 든 것이며, 폐고무의 성분에 따라 적절하게 각단의 챔버(10, 20, 30)에 내부공간의 온도를 측정하기 위하여 도 7에 도시된 바와 같이 온도측정센서(80)가 설치되고, 외부에 설치된 콘트롤박스(미도시)에 이러한 온도측정센서(80)로부터 온도정보를 감지하여 가열로(20)의 온도를 적정하게 제어할 수 있도록 구성된다.

상기 각 챔버(10, 20, 30)은 온도 변한 구조로 되어 있으며 설정되는 온도는 온도측정센서(80)에 의해 조절이 되도록 되어 있다. 고무분말은 각 단의 가열챔버(10, 20)를 거쳐 이송되면서 원적외선을 발산하는 카본 열선(91)으로부터 발산되는 1차 복사열을 받으면, 가열된 고무분말이 파이프(70) 내에 장착된 스크류(50)의 내부 공간에 충전된 열전달 매체가 예비 가열되고, 이 열전달매체로부터 다시 2차 복사열이 발산되게 된다. 관내의 공간과 스크류 내의 관은 열원에 의해 생성된 혼합 복사열이 고무 깊숙이 침투되어 고무 내부까지 열이 쪼이게 된다. 복사열원이 교반되는 스크류를 타고 열원이 충돌 현상이 발생하여 고무의 표면과 고무의 내부에 복사열을 가하도록 하는 장치 구조를 갖고 있으며 장치 전체 온도는 온도측정센서(80)를 통해 온도 감지를 하며 필요한 온도는 단위별로 조절이 되도록 한다.

그리고 상기 가열챔버(10, 20)는 폐고무 분말을 이송하기 위하여 내부에 장착된 스크류 컨베이어의 파이프(70) 내에 빈 공간으로 형성되어 있으며, 복사열 온열을 적재후 스크류 컨베이어 표면에 온열을 전달한다. 스크류(50) 표면은 S자 모양의 나선형으로 제작되어 연결되는 이송스크류(50)가 1단에서 4단으로 연속적으로 구비되어 있으며 4단계를 거쳐 배출되는 구조로 되어 있고, 배출 컨베이어의 냉각챔버(30)는 상기 파이프의 내부 공간에 냉각수가 흐르는 관로의 공간이 형성되어져 있는 냉각스크류가 구비된다. 상기 냉각 챔버(30)는 본 출원인이 특허출원하여 등록받은 바 있는 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 구조로서, 도 1에 도시된 바와 같은 구조로서, 외부에서 냉각수가 관의 외부와 관의 내부의 2중 구조로 구성되어 이송되는 칩의 표면과 내부면을 급냉을 시키는 유로로 구성되어 공급되고, 가열된 고무분말을 냉각시킨 냉각수는 온열화 되어 있으므로 외부 냉각 시스템으로 공급되어 다시 냉각기에서 냉각 챔버로 재공급 되는 순환 구조이다.

상기 스크류(50)는 이송되는 구조의 냉각을 위한 냉각수(20), 냉각챔버(30)의 수평 방향으로 연통되는 형성되는 파이프(70)의 내부공간의 양단에 회전가능 하도록 지지되게 설치되어 스크류 컨베이어 역할을 하게 된다.

그리고 상기 각 챔버 내에는 2개의 파이프(70)가 설치되고 이 파이프(70) 내부에 스크류(50)가 장착되고, 일측 파이프(70) 내부에 장착된 일측 스크류(50)는 구동축이 시계방향으로 회전하며, 타측 파이프(70) 내부에 장착된 타측 스크류(50)의 피동축은 일측 스크류(50) 구동축의 회전력을 전달하는 구동체인(60)에 의해 반시계방향으로 회전하며, 구동축의 평기어와 피동축의 평기어가 맞물러 회전하는 구조이다. 그리고 상기 상단 가열챔버(10)에 설치된 일측 스크류(50)의 구동축은 외부의 구동유니트(40)에 의해 연결된 구동체인(61)에 의해 회전되며, 이 구동체인(61)이 각 단의 챔버에 설치된 일측 스크류(50)의 구동축에 연결되어 각 간의 스크류(50)가 회전하면, 파이프(70) 내의 관로를 따라 냉각챔버(30)로 이송되어 가열된 고무분말이 냉각이 되면서 이송 배출된다.

본 발명에 따른 가소화 처리장치의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.

구동 방법은 가소화 처리장치의 투입구인 유입호퍼(12)로 고무분말을 투입하면 유입호퍼(12) 상단에 위치한 구동부의 감속모터(14)에 의해 상단 가열챔버(10)의 전단부(A)의 예비 가열 관로에 고무분말을 이송하면서 챔버 외부를 감싼 열선(91)에서 발산되는 복사열원이 지속적으로 파이프(70) 내부에 쪼임을 가하며 1단 이송장치에 옆에 부착되어 있는 구동부(40)의 구동용 감속모타는 1단의 상단 가열챔버, 2단의 제1 중단 가열챔버, 3단의 제2 중단 가열챔버 및 4단의 제3 중단 가열챔버의 스크류 구동축이 쌍축으로 구성이 되어 있으며 체인이 구동되는 축과 체인축에 연결된 기어축에 의해 체인 구종축은 시계방향으로 회전을 하면 쌍축은 반시계 방향으로 회전한다.

상기 파이프(70) 내의 스크류(50) 이송장치의 배열은 도 6에 도시된 바와 같이 2개가 나란히 A부 기어축(51)과 B부 기어축(52)이 한조로 구성되어 1축을 형성하며, A부 기어축은 시계 방향으로 B부 기어축은 반 시계방향으로 회전을 한다. 즉, 왼쪽열 A부기어축(51)은 구동축계이며, B부 기어축(52)은 피동축으로 A축의 평기어와 B축의 평기어가 맞물러 회전하는 것으로 되어 있다. 스크류 구동축의 형성을 위해 양 끝단에 구름 베어링이 지지하고 있으며 구름 베어링은 축단 지지와 축의 발란스를 맞추어 파이프(70) 내부의 열원에 대한 변형과 변형으로 인한 수축, 팽창을 유도하는 기능을 한다. 상기에서 A부기어축(51)은 외부의 구동용 감속모터의 구동유니트(40)에 의해 연결된 구동체인(61)에 의해 회전되어진다.

상기 냉각챔버(30)에는, 양단에 회전가능하도록 지지되고 냉각수의 공간(S)가 관통하여 형성된 냉각스크류(50)가 구비되는 것이 바람직하다. 이는 가열된 고무분말이 그대로 배출되는 경우에는 공기와의 접촉에 의해 고무분말이 산화될 수 있으며 유해한 가스가 방출될 수 있기 때문이다

본 발명에 따른 가소화 처리장치에서 가소화되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 고무분말에 열을 가하기 위하여 상단 가열챔버(10)의 후단부(B) 및 중단 가열챔버(20)는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 파이프(70)의 외면에 복사열 전달매체(90)가 피복되고, 상기 복사열 전달매체(90)의 외벽에 일정간격을 띄워 원적외선을 발산하는 열원 열선(91)이 나선형 구조로 배열되어진다. 따라서, 외부의 원적외선 발산 열선(91)에 전류를 흐르게 하면 열선(90)으로부터 발산되는 원적외선 복사열이 복사열 전달매체(90)를 통과하여 고무분말에 1차 원적외선 복사열이 조사되어 가열되면서 고무분말이 열 분해되어진다. 그리고 가열된 고무분말로부터 발산되는 열이 스크류(50) 내부 공간에 형성된 공간(S) 내에 충전된 복사열 전달매체를 가열하여 발산되는 2차 복사열이 고무분말에 조사되게 된다. 따라서, 파이프(70) 내에서 스크류(50)의 회전력에 의해 이송되는 고무분말은 스크류 회전력에 의한 물리적인 힘과 외벽으로부터 발산되는 1차 원적외선 복사열과 스크류(50) 내에 형성된 공간(S)에 충전된 열 전달매체로부터 발산되는 2차 복사열에 의해 고무분말이 열분해되면서 가교구조가 해체되어진다.

본 발명에서 사용하는 복사열 전달매체(90)는 내열 내온을 유지할 수 있는 소재로서, 제조자의 필요에 따라 알루미늄과 같은 금속 소재 또는 편마암류, 황토, 맥반석 등과 같은 무기 소재 또는 공기, 물, 열매체유 등과 같은 유체류 등이 사용될 수 있다. 복사열 전달매체(90)의 외면에 장착된 열원선에 전기를 가하면 고온의 열원이 전기열선을 통해 복사열이 발생하며 발생된 복사열은 복사열 전달매체에서 고온의 온도를 만들어 고무 분말에 1차 복사열을 조사하게 되고, 이 고무분말의 열원은 스크류 내부의 복사열 전달매체를 가열하고, 가열된 복사열 전달매체로부터 발생하는 2차 복사열이 다시 고무에 조사를 하게된다.

따라서, 본 발명에 따른 폐고무 가소화 처리장치는 각 단계별로 예비가열 및 다단 가열시 한 쌍의 구동축에 각각 형성된 스크류가 맞물려 회전하는 회전력의 물리적인 충돌과 스크류 컨베이어 내부에서 발산되는 원적외선 복사열을 폐고무에 지속적으로 가함으로써, 고무의 성형시 형성된 가교구조를 역으로 해체시켜 성형 상태 이전의 원료고무 상태로 고무 물성을 회복시켜 폐고무를 재활용하게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 상단 가열챔버 20, 20a, 20b, 20c : 중단 가열챔버
30 : 냉각챔버 40 : 구동부
50 : 스크류 60, 61 : 구동체인
70 : 파이프 80 : 온도측정센서
90 : 복사열 전달매체 91 : 열선
11 : 프레임 12 : 유입호퍼
13, 23a, 23b : 중간호퍼 23c : 이송호퍼
51 : A부 기어축 52 : B부 기어축
A : 전단부 B : 후단부
S : 공간

Claims (7)

1. 폐고무를 파쇄한 고무분말을 이용하여 재생고무를 생산하기 위한 가소화 처리장치에 있어서,
   폐고무를 파쇄한 고무분말을 이용하여 재생고무를 생산하기 위한 가소화 처리장치는 프레임에 의해 지지되며 전단부에는 고무분말이 유입되는 유입호퍼가 설치된 상단 가열챔버와;
   상기 상단 가열챔버로부터 이송받은 고무분말을 순차적으로 가소화처리하여 냉각챔버로 이송하기 위해 프레임에 의해 지지되며 후단부에는 이송호퍼가 설치된 중단 가열챔버와;
   상기 중단 가열챔버의 이송호퍼를 통해 유입된 가소화처리된 고무분말을 냉각처리하여 외부로 배출하는 배출호퍼가 설치된 냉각챔버 및;
   상기 상단 가열챔버, 중단 가열챔버 및 냉각챔버는 수평방향으로 연통되게 형성되는 파이프의 내부공간의 양단에 회전가능하도록 지지되고 외부의 구동유니트에 의해 회전되는 스크류;를 포함하되,
   상기 가열챔버에서 유입호퍼로 유입된 고무분말은 상기 각 챔버 간을 수직방향으로 연통시키는 중간호퍼를 통해 각 챔버 내에서 순차적으로 가소화 처리되어 이송호퍼를 통해 냉각챔버로 이송되고,
   상기 가열챔버는 상기 파이프의 외면에 복사열 전달매체가 피복되고,
   상기 파이프의 내부 공간에는 가열스크류가 구비되며,
   상기 냉각챔버는 상기 파이프의 내부 공간에 냉각수가 흐르는 관로의 공간이 형성되어져 있는 냉각스크류가 구비되며,
   상기 상단 가열챔버는 고무분말이 유입되어 예비가열되는 전단부와 고무분말이 가열에 의해 가소화처리되는 후단부로 구성되고,
   상기 상단 가열챔버의 후단부 및 중단 가열챔버는 파이프의 외벽에 복사열 전달매체가 피복되고, 상기 복사열 전달매체의 외면에 일정간격을 띄워 카본열선이 나선형 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 챔버는 각단의 챔버에 내부공간의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서가 설치되고, 내부공간의 온도는 콘트롤박스에 입력한 설정 온도값에 의해 콘트롤박스에서 자동적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 스크류는 2 개가 한 조로 구성되고, 일측 스크류는 구동축으로 시계방향으로 회전하며, 타측 스크류는 피동축으로 반시계방향으로 회전하며, 구동축의 평기어와 피동축의 평기어가 맞물러 회전하는 구조인 것을 특징으로 하는 원적외선 복사열을 이용한 폐고무 가소화 처리장치.

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