KR101470563B1 - 에어쿨링 냉각장치를 구비한 플라스틱 펠렛 성형장치 및 플라스틱 펠렛 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 펠렛 성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일측에 원료를 투입할 수 있는 호퍼가 구비되고 호퍼를 통하여 유입된 원료를 용융시켜 일측으로 이송하는 압출기와; 상기 압출기로부터 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 다수의 구수 가닥과 같은 바 형상으로 성형하는 성형틀과; 상기 성형틀로부터 압출성형된 플라스틱 바를 터널형 냉각장치에서 에어로 냉각하는 에어 냉각장치와; 상기 에어 냉각장치로부터 냉각된 플라스틱 바를 냉각수로 냉각하는 수냉장치와; 상기 수냉장치에서 냉각된 플라스틱 바를 작은 칩 형상으로 절단하여 펠렛으로 형성하는 것으로 본 발명은 폐 플라스틱 또는 신재 원료를 이용하여 플라스틱제품의 소재원료인 펠렛을 제조시 에어 쿨링장치의 냉각공정과 수냉장치의 수냉을 실시하여 냉각효율을 높이는 장점과 냉각장치의 설치공간을 획기적으로 줄일 수 있도록 한 에어쿨링 냉각장치를 구비한 플라스틱 펠렛 성형장치 및 플라스틱 펠렛 제조방법에 관한 것이다.

Description

에어쿨링 냉각장치를 구비한 플라스틱 펠렛 성형장치 및 플라스틱 펠렛 제조방법{Air-cooled cooling system equipped with a plastic pellet forming device and Method for manufacturing plastic pellets}

본 발명은 플라스틱 펠렛 성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 플라스틱 또는 신재 원료를 이용하여 플라스틱제품의 소재원료인 펠렛을 제조함에 있어서 냉각공정을 단축시켜 성형장치의 설치공간을 줄일 수 있도록 한 에어쿨링 냉각장치를 구비한 플라스틱 펠렛 성형장치 및 플라스틱 펠렛 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 제품을 성형하기 위한 성형장치는 구동부, 압출기, 성형틀, 냉각장치, 인출기, 이송장치, 절단기, 제품 포장장치 등이 설치되며 상기 열거된 장치들은 동일선상에서 직선으로 설치해야 함으로 설치공간이 많이 차지하는 문제점이 있다.

특히, 압출 성형장치에서 압출된 제품을 냉각시키기 위한 냉각장치가 짧게는 7m에서 길게는 20m까지 냉각설비를 설치해야 함으로 설치면적에 대한 생산성효율이 떨어지는 문제점이 있다.

이 분야의 선행기술을 살펴보면, 도1에 도시된 등록특허공보 제0432255호는 합성수지 선재의 제조방법으로서, 선행기술은 예비 냉각(20)된 선재를 수중으로 통과시켜 냉각하는 주 냉각(30) 공정을 갖는 방법으로써, 이 제조 방법에 의하면, 합성수지 선 재가 수중에 들어가기 전의 예비 냉각 공정(20)에 있어서는 압출성형된 형상을 유지하면서 냉각 매체에 의해서 소정 온도까지 냉각되기 때문에, 표면의 수지 점도가 증대하고, 또한 고화가 진행된 상태가 된다. 그 때문에, 수조의 선재 입구 근방에서 합성 수지선재에 물방울이 튀어도 표면의 거칠기를 일으키거나 또는 선재가 최초로 냉각수와 접촉하는 위치가 변동하여도 형상 변화를 일으키는 것이 억제되어, 선재가 안정되게 냉각하는 구성으로 이루어진 것으로 선행기술은 예비냉각공정(20)에서 물을 포그 형태로 분사하여 합성수지 선재를 냉각시킨 후 다시 주 냉각장치(30)에서 냉각시키는 구성으로서 이 역시 예비냉각공정을 실시하기 위해 일정길이를 갖는 냉각 장치가 필요하고 주 냉각공정 역시 일정한 길이를 갖는 냉각장치를 설치해야 함으로 설치 면적을 많이 차지하는 문제점이 있는 것입니다.

대한민국 등록특허공보 제0432255호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라스틱원료를 용융시켜 제품을 압출하는 압출기의 성형틀 전면에 에어 냉각 분사장치를 설치하여 압출되는 성형품을 -1℃∼5℃의 에어로 분사시켜 1차 에어냉각 후 3∼5m의 수냉장치에서 압출 성형제품을 냉각 시킴으로서 압출 성형제품의 냉각 효율은 증대시키고, 냉각장치의 설치공간을 최대한 줄일 수 있도록 함을 목적으로 한 냉각 샤워쿨러를 구비한 플라스틱 펠렛 성형장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적을 해결하기 위한 수단으로서,

일측에 원료를 투입할 수 있는 호퍼가 구비되고 호퍼를 통하여 유입된 원료를 용융시켜 일측으로 이송하는 압출기와;

상기 압출기로부터 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 다수의 구수 가닥 형상의 바 형태로 성형하는 성형틀과;

상기 성형틀로부터 압출성형된 플라스틱 바를 터널형 냉각장치에서 온도 -1℃에서 5℃의 에어로 냉각하는 에어 쿨링장치와;

상기 에어 쿨링장치로부터 냉각된 플라스틱 바를 냉각수로 냉각하는 수냉장치와;

상기 수냉장치에서 냉각된 플라스틱 바를 칩 형상으로 절단하여 펠렛으로 형성하는 절단기를 포함하는 플라스틱 펠렛 제조장치에 관한 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 에어 냉각장치와 수냉장치를 동시에 활용함으로 압출성형장치에서 압출되는 플라스팃 성형제품의 냉각효율을 높이고, 냉각장치의 설치면적을 줄일 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 폐 플라스틱 또는 신재 원료를 이용하여 플라스틱제품의 소재원료인 펠렛을 제조시 냉각공정을 에어 냉각과 수냉을 실시하여 냉각효율을 높이는 효과와 냉각장치의 설치공간을 줄일 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도1은 종래의 합성수지 선재 성형장치에 예비 냉각장치와 주 냉각장치가 구비된 상태를 나타낸 공정도 이며,
도2는 본 발명의 펠렛 압출성형장치의 전체 공정을 나타낸 블럭도이며,
도3은 본 발명의 폐렛을 성형하기 위한 압출기와 냉각장치를 나타낸 구성도이며,
도4는 본 발명의 에어 쿨링장치를 나타낸 단면도이며,
도5는 본 발명의 수냉장치를 나타낸 단면도이다.

이하 본 발명를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명의 펠렛 압출성형장치의 전체 공정을 나타낸 블럭도로서, 플라 스틱 펠렛(2)을 성형하기 위한 압출기(100), 냉각장치(300A)를 구성하는 에어 쿨링장치(300) 및 수냉장치(400), 절단기(500), 포장기(600)로 실시되는 공정으로 이루어진다.

본 발명에서 플라스틱 펠렛(2)을 성형하기 위한 압출기(100)는 통상의 압출기를 사용한다. 즉, 압출기(100)는 일측에 구동부(101)가 설치되어 압출기(100)의 스크류를 회전시킬 수 있도록 구성되고, 상단 일측에는 펠렛이 되는 원료를 투입할 수 있도록 호퍼(102)가 설치된다.

상기 호퍼(102)를 통하여 유입된 펠렛 원료는 내부의 스크류에 의해 압출기(100) 말단부에 설치된 성형틀(200) 측으로 이송된다.

상기 압출기(100)는 스크류 외면에 히터가 설치되어 이송되는 플라스틱원료를 용융시켜 압출될 수 있도록 한다.

상기 압출기(100)로 이송되는 플라스틱 원료는 분말형태의 신재원료 또는 폐플라스틱을 파쇄하여 재생하기 위한 폐플라스틱이다.

펠렛(2)을 신재로 성형할 경우에는 분말의 단점을 보완하기 위한 것이다.

즉, 기존에는 분말타입의 원료를 직접 사용할 경우 분진이 작업 현장에 분산되어 작업현장의 작업조건을 열악하게 하는 문제점이 있으며, 또한 미세 분진이 주변으로 흩어져 각종 설비에 싸이는 문제점과 주변 공기를 오염시키는 문제점을 보완하기 위해 펠렛으로 형성하여 원료를 공급하는 경우에 대한 된다.

또한 본 발명의 폘렛은 폐플라스틱을 재활용하기 위한 것으로 가정과, 산업 현장에서 발생되는 폐플라 스틱은 분리수거하여 재활용하고 있으나, 이를 재활용하기 위해 별도로 파쇄하여 공급하고 있으나 플라 스틱이 파쇄된 상태에서 다른 원료와 혼합할 경우 물성의 차이와 색상, 온도에 따라 차이가 발생되어 사용자가 각별히 주의해야하는 문제점이 있으나 이를 펠렛으로 다시 형성할 경우 1차 열이 가해지는 과정에서 색상변화, 온도에 따른 색상변화, 냄새 등을 최소화할 수 있게 됨으로 최근 에는 플라스틱 원료를 재활용하기 위해서는 펠렛으로 성형하여 제조회사에 공급하는 추세이다.

상기와 같이 압출기(100)에서 용융된 수지는 성형틀(200)에서 국수 가닥 형태로 압출되어 냉각장치(300A)의 에어 쿨링장치(300)에 의해 신속하게 1차 냉각된 후 다시 물탱크로 이루어진 수냉장치(400)로 유입되어 2차 냉각된 다음 절단기(500)에서 펠렛(2) 형상으로 절단 된 후 포장기(600)를 거쳐 포장되는 과정으로 펠렛 제조공정이 완료된다.

도3은 본 발명의 폐렛을 성형하기 위한 압출기와 냉각장치를 나타낸 구성도이고, 도4는 본 발명의 에어 쿨링장치를 나타낸 단면도로서, 압출기(100) 일측에 구동부(101)가 형성되고, 일측 상부에는 호퍼(102)가 구성되며, 압출기(100) 말단에는 성형틀(200)이 형성되어 국수 가닥 형상의 압출되는 압출 제품을 에어 쿨링장치(300)에서 급속히 냉각시킨다.

상기 에어 쿨링장치(300)에서는 공기를 -1∼5℃ 사이로 온도를 낮춰 성형되는 압출 성형제품(1)에 골고루 분시시키면 압출 성형제품(1)의 온도가 급격하게 떨어져 냉각된다.

상기 에어 쿨링장치(300)에서 공급되는 공기는 제조되는 펠렛(2)의 굵기에 따라서 온도를 조절할 수 있다.

본 발명에서 실시하는 에어 쿨링장치(300)는 최대 한 냉각장치(300A)의 전체 설비 길이를 최소화하기 위한 것이다.

통상 수지제품의 압출장치는 압출 성형된 제품을 냉각시키기 위해 냉각장치가 반드시 필요하며, 수냉에 의한 냉각장치는 물을 담아두는 설비가 길게 설치됨 으로 냉각장치의 설치면적이 많이 차지하는 단점이 있다.

따라서, 플라스틱을 성형하는 제조 회사는 다른 업종에 비하여 영세한 회사가 많을 뿐만 아니라 영세하지 않다 하더라도 생산성에 있어서 비효율적인 단점이 있다.

본 발명에서는 이러한 비효율적인 단점을 개선하기 위해 냉각장치(300A)를 챔버형태로 구성하되 이의 냉각장치(300A)에 에어 쿨링장치(300)를 설치하여 압출 성형제품(1)을 즉시 찬바람으로 냉각시킨 후 수냉처리 함으로서 제품의 변질 없이 냉각시킬 수 있도록 하는 동시에 냉각장치의 설치면적을 최소화하여 생산 단가의 효율을 높일 수 있도로 한 것이다.

상기 냉각장치(300A)는 압출기(100)의 성형틀(200) 일측에 인접하도록 설치되며, 챔버형태로서 전체적인 형상은 터널형, 원형, 사각형으로 이루어진다.

또한, 챔버 형태의 냉각장치 내부 전면에 설치된 에어 쿨링장치(300)는 압출되는 성형제품(1)을 받아 슬라이딩 될 수 있도록 받침대(302)가 설치되고 내부의 상 하부에는 다수의 에어 노즐(301)이 설치되어 찬 공기를 분사할 수 있게 된다.

또한, 에어 쿨링장치(300)에는 온도계기(304)가 설치되어 내부의 온도를 체크 하면서 찬 공기의 온도조절과 공급조절을 할 수 있다.

본 발명에 도시된 압출기(100), 냉각장치(300A)를 구성하는 에어 쿨링장치(300) 및 수냉장치(400) 등에 설치되는 전기장치와 이를 제어하기 위한 전자 회로 구성은 통상적으로 산업현장에서 이용되는 제품을 이용한 것으로 구체적인 설명과 도시는 생략한다.

또한, 에어 쿨링장치(300)에 공급되는 찬 공기는 일측에 설치된 냉각기(303)에서 공급된다.

상기 냉각기(303)는 통상적인 냉각장치를 이용한 것이다.

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도5는 본 발명의 수냉장치를 나타낸 단면도로서, 상기 도4의 에어 쿨링장치(300)에서 냉각된 압출제품을 수냉시키기 위해 물속에서 압출 성형제품(1)이 냉각될 수 있도록 한다.

상기 에어 쿨링장치(300)에서 찬공기에 의해 냉각된 압출 성형제품(1)은 완전히 냉각된 상태가 아니므로 이를 물이 채워진 수냉장치(400)에 투입시켜 냉각을 완료하게 된다.

또한 본 발명의 냉각장치(300A)는 1차 에어로 냉각하는 에어 쿨링장치(300)와 수냉으로 냉각하는 수냉장치(400)로 구성하되 수냉장치(400)에서는 에어 쿨링장치(300)에서 냉각된 압출 성형제품(1)이 찬공기에 의해 급속히 냉각되는 과정에서 변형이 발생될 수 있는 것을 물속에서 2차 냉각공정을 실시함으로 압출 성형제품의 형상을 유지하면서 안정되게 냉각이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

따라서 본원 발명은 압출기(100)에서 안출된 제품을 냉각장치(300A)를 구성하는 에어 쿨링장치(300)로 1차 냉각하고 다시 이를 수냉장치(400)에서 2차 냉각시킴으로 냉각의 효율을 높이는 동시에 냉각장치가 설치되는 면적을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 플라스틱원료를 용융시켜 제품을 압출하는 압출기의 성형틀 전면에 에어 쿨링장치를 설치하여 압출되는 성형품을 -1℃∼5℃의 에어로 분사시켜 1차 에어 냉각 후 3∼5m의 수냉장치에서 압출 성형제품을 냉각 시킴으로서 압출 성형제품의 냉각 효율은 증대시키고, 냉각장치의 설치공간을 최대한 줄일 수 있도록 한 것이다.

이하 본 발명의 플라스틱 펠렛 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

제1단계 : 플라스틱 폘렛 압출 성형단계

압출기(100)의 일측에 구비된 호퍼(102)를 통하여 플라스틱 신재 또는 파쇄한 폐 플라스틱 원료를 투입한다.

상기 호포를 통하여 공급된 프라스틱 분말 신재 또는 폐플라스틱 파쇄조각이 스크류에 의해 이송되는 과정에서 스크류 주변에 설치된 히터에의해 용융되면서 일측으로 압출된다.

상기 히터에 용융된 플라스틱 수지는 스크류에 의해 이송되어 설형틀에 의해 국수 가닥과 같은 형상으로 압출된다.

제2공정: 압출 성형제품 1차 에어 쿨링장치에 의한 냉각단계

상기 성형틀로부터 압출된 성형 제품(1)은 성형틀 일측에 설치된 에어 쿨링장치(300)에 의해 1차 냉각된다.

상기 에어 쿨링장치는 상하부에 설치 에어 노즐(301)에서 분사되는 찬공기에의해 급속냉각된다. 본 발명에서 급속 냉각된다는 것은 급속 냉동되는 것이 아니라 신속하게 냉각시키는 것을 말한다.

본 발명의 에어 쿨링 장치에서 분사되는 찬공기는 온도 -1℃에서 5℃의 에어를 분사시켜 성형틀에서 인출되는 성형제품을 급속냉각한다.

제3공정: 수냉장치에 의한 2차 냉각단계

상기 에어 쿨링장치에서 1차 에어 냉각된 플라스틱 성형제품은 곧바로 일측에 연계되도록 설치된 수냉장치의 물속으로 성형제품이 침지된 상태에서 이송되는 과정에서 냉각된다.

상기 수냉장치(400) 내부에는 성형제품을 받치는 가이드판(403)이 설치되어 압출기(100)에서 압출된 후 에어 쿨링장치에서 1차 냉각된 후 성형제품은 계속 밀리 면서 수 냉장치를 통과하면서 냉각된다.

상기 수냉장치(400)은 상부에 물분사 노즐(401)이 다수 설치되어 물을 계속공급할 수 있도록하고, 수냉장치(400) 바닥 일측에는 물이 배수 될 수 있도록 배관이 설치된다.

상기 물분사 노즐은 일측에 설치된 펌프(402)와 연결되어 물을 공급함과 동시에 수냉장치에 담겨진 물을 분사노즐로 공급하는 작용을 한다.

상기 가이드판(403)은 미끄럼틀과 같이 상면이 판판하여 성형제품이 물속에서 원활하게 슬라이딩 될 수 있도록 형성되고, 가이드판(403의 말단부는 물속에서 올라 온 형상으로 성형제품이 계속 미끄러져 가이드판의 말단 올라온 부분을 거쳐 절단기(500)로 안내된다.

제4공정: 펠렛 형성 및 포장 단계

상기 수냉장치에서 냉각된 플라스틱 성형제품은 국수 가닥과 같은 형상으로서 압출기에서 알출되면서 계속 밀려 1차 및 2차 냉작된 후 절단기에서 소정의 규격으로 절단되어 펠렛으로 형성된다.

상기와 같이 압출기에서 압출된 성형제품은 1차 에어 쿨링장치와 2차 수냉장치에서 완전히 냉각된 후 절단기(500)에 의해 펠렛(2) 형상으로 절단된 후 포장기(600)에 의한 포장공정을 거쳐 소비자에게 공급된다.

이와 같이 실시되는 본 발명은 폐 플라스틱 또는 신재 원료를 이용하여 플라스틱제품의 소재원료인 펠렛(2)을 제조시 냉각장치(300A)를 구성하는 에어 쿨링장치(300)의 냉각공정과 수냉장치(400)의 수냉을 실시하여 냉각효율을 높이는 장점과 냉각장치의 설치공간을 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 이점이 있다.

100:압출기 101:구동부
102:호퍼 200:성형틀
300A:냉각장치 300:에어 쿨링장치
301:에어노즐 302:받침대
303:냉각기 304:온도계기
400:수냉장치 401:물분사노즐
402:펌프 500:절단기
600:포장기

Claims (4)

1. 일측에 원료를 투입할 수 있는 호퍼가 구비되고 호퍼를 통하여 유입된 원료를 용융시켜 일측으로 이송하는 압출기와; 상기 압출기로부터 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 다수의 구수 가닥 형태의 바 형상으로 성형하는 성형틀과; 상기 성형틀로부터 압출성형된 플라스틱 바를 터널형 냉각장치에서 에어로 냉각하는 에어 냉각장치와; 상기 에어 냉각장치로부터 냉각된 플라스틱 바를 냉각수로 냉각하는 수냉장치로 구성된 성형장치에 있어서,
   압출성형된 플라스틱 바를 터널형 에어 냉각장치에서 -1℃∼5℃의 에어로 분사시켜 1차 냉각시키는 에어 쿨링장치와;
   상기 에어 쿨링장치에서 1차 냉각된 플라스틱 바를 3∼5m의 길이로 된 수냉장치에서 압출 성형제품의 변형을 방지하고 형상을 유지토록 2차 냉각시키는 수냉장치와;
   상기 에어 쿨링장치와 수냉장치는 하나의 원형 또는 사각형의 터널형 몸체로 이루어지고 내부 전면에 에어 쿨링장치가 설치되고 그 후면에는 수냉장치가 설치되어 하나의 챔버 형태로 구성된 냉각장치와;
   상기 수냉장치에서 냉각된 플라스틱 바를 칩 형상으로 절단하여 펠렛으로 형성하는 절단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어쿨링 냉각장치를 구비한 플라스틱 펠렛 성형장치.
   
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4. 일측에 원료를 투입할 수 있는 호퍼가 구비되고 호퍼를 통하여 유입된 원료를 용융시켜 일측으로 이송하는 압출기로부터 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 다수의 구수 가닥 형태의 바 형상으로 형성틀을 이용하여 성형하는 단계; 상기 성형틀로부터 압출성형된 플라스틱 바를 에어로 냉각하는 단계; 상기 에어로 냉각된 플라스틱 바를 냉각수로 냉각하는 수냉 단계로 이루어지는 제조 방법에 있어서,
   상기 압출된 성형제품을 냉각하는 단계에 있어서 냉각장치를 에어 쿨링장치와 수냉장치로 구성하되 에어 쿨링장치에서 온도 -1∼5℃의 공기를 에어노즐로 분사키켜 1차 냉각시키는 단계와;
   상기 에어 쿨링장치에서 1차 냉각된 성형제품을 3∼5m의 길이로 된 수냉장치에서 압출 성형제품의 변형을 방지하도록 물분사 노즐로 물을 분사하는 동시에 성형제품은 침수된 상태에서 가이드판을 타고 이동하면서 2차 냉각시키는 단계와;
   상기 수냉장치에 의해 2차 냉각된 성형제품이 가이드판에서 슬라이딩되어 절단기로 인입되면 절단기로 펠렛 형상으로 절단하여 펠렛을 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 펠렛 제조방법.

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