KR101640774B1 - 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치 - Google Patents

타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치는, 타이어 스틸코드지 스크랩으로부터 합성고무와 스틸코드를 분리하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 있어서, 스틸코드지 스크랩을 냉동시키는 냉동부;와, 상기 냉동부에서 배출되는 냉동된 스틸코드지 스크랩을 가압 분쇄 및 이송하는 압축분쇄부;와, 상기 압축분쇄부에 의해 이송되는 스틸코드지 스크랩을 파쇄하여 합성고무와 스틸코드로 분리하는 파쇄부; 및 자력을 이용해 스틸코드를 선별하여, 스틸코드는 제1배출구 측으로 이동시키고, 합성고무는 제2배출구 측으로 이동시키는 선별부;를 포함하며, 상기 압축분쇄부는 하부롤러와, 상기 하부롤러의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되는 상부롤러 및 상기 하부롤러와 상부롤러를 각각 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치 {RESOURCE CIRCULATION APPARATUS FOR STEEL CORD SHEET SCRAP PRODUCED IN PRODUCTION PROCESS OF TIRE}
본 발명은 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스틸코드지 스크랩을 절단하지 않은 상태로 합성고무와 스틸코드를 분리할 수 있도록 함으로써 작업연속성을 향상시킬 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 관한 것이다.
합성고무에 보강재를 혼합하여 합성고무의 성질 등을 향상시키는 것으로서 타이어 등이 있다. 일반적으로 타이어의 제조 공정은 원재료인 고무에 약품을 섞어 배합하여 컴파운드를 생산하는 정련공정, 배합된 고무를 반제품으로 제조하는 반제품 공정(압연·압출·비드공정), 반제품을 일정한 크기로 절단한 것을 정해진 크기로 조립하여 그린 타이어를 만드는 성형공정, 그린 타이어에 열과 압력을 가하여 탄성을 부여하는 가류(가황) 공정 등으로 구분된다.
한편, 타이어에는 타이어의 내구력, 고속 및 조정, 안정성 등 타이어의 성능 등을 좌우하는 역할을 하는 스틸코드(steel cord) 또는 패브릭 코드(fabric cord)등의 보강재가 포함된다. 보강재로서 스틸코드를 사용하는 경우, 타이어 제조 공정에서 스틸코드 원단(이하 '스틸코드지'라 함)은 스틸코드와 고무로 이루어지는데, 타이어 제조시 각 공정에서 발생되는 반제품 상태의 스틸코드지 스크랩은 가황 처리되지 않은 상태의 연성 고무를 스틸코드로부터 분리하기 어려운 문제가 있다.
기존에는 보통 이러한 스틸코드지 스크랩들을 폐기물로 소각하거나 매립함으로써 환경오염 문제 및 비용부담의 문제가 발생한다. 따라서, 환경오염 등을 방지하고, 고부가가치를 지닌 스틸코드지 스크랩을 재활용하기 위하여, 타이어 제조 공정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩에서 합성고무와 스틸코드를 분리하는 연구가 진행된다.
일반적으로 종래에는 스틸코드와 합성고무를 분리하기 위해, 스틸코드지 스크랩을 작은 조각으로 절단하고, 이송 컨베이어를 이용해 이송시키면서 액화질소에 담가 급속 냉동한 뒤, 분쇄하여 합성고무와 스틸코드를 분리하는 기술이 사용되고 있다. 하지만, 스틸코드지 스크랩을 절단하기 위해서는 합성고무와 스틸코드가 섞여있는 스틸코드지 스크랩의 특성상 높은 마력의 절단기가 요구될 뿐만 아니라, 절단과정에서 절단날 사이간격이 쉽게 벌어지면서 절단날의 잦은 수리가 요구되므로 공정의 연속성이 저하되는 등, 절단과정에 많은 공력이 소요되는 문제가 있다.
또한, 스틸코드지 스크랩을 냉동시키는 과정에서, 스틸코드지 스크랩을 공급 및 배출하기 위해 개방된 용기에 액화질소를 일정 량 채우고, 여기에 스틸코드지 스크랩을 담가 냉동시키는 방식을 취하기 때문에, 액화질소의 기화에 따른 불필요한 소비량이 증가하여 액화질소의 이용효율이 매우 낮은 문제가 있다.
또한, 종래의 분리장치는 절단기의 수리를 위해 공정을 중단한 상태에서도 액화질소가 상온에 노출되어 불필요하게 소비되므로, 공정의 연속성을 확보하면서, 스틸코드지 스크랩을 냉동하기 위한 에너지의 이용효율을 최소화할 수 있는 장치가 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스틸코드지 스크랩을 절단하지 않은 상태로 합성고무와 스틸코드를 분리할 수 있도록 함으로써 작업연속성을 향상시킬 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치를 제공함에 있다.
또한, 스틸코드지 스크랩을 냉동시키기 위한 에너지의 이용효율을 향상시킬 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치를 제공함에 있다.
또한, 이원 냉동 시스템과 액화질소를 이용하여 스틸코드지 스크랩을 냉동시킴으로써 스틸코드지 스크랩을 신속하면서도 완전하게 냉동시킬 수 있도록 하는 것은 물론, 냉동부 내부의 온도가 외부로 손실되는 것을 최소화할 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치를 제공함에 있다.
또한, 스틸코드지 스크랩으로부터 분리된 합성고무를 블록 형태로 성형하여 배출할 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 타이어 스틸코드지 스크랩으로부터 합성고무와 스틸코드를 분리하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 있어서, 스틸코드지 스크랩을 냉동시키는 냉동부;와, 상기 냉동부에서 배출되는 냉동된 스틸코드지 스크랩을 가압 분쇄 및 이송하는 압축분쇄부;와, 상기 압축분쇄부에 의해 이송되는 스틸코드지 스크랩을 파쇄하여 합성고무와 스틸코드로 분리하는 파쇄부; 및 자력을 이용해 스틸코드를 선별하여, 스틸코드는 제1배출구 측으로 이동시키고, 합성고무는 제2배출구 측으로 이동시키는 선별부;를 포함하며, 상기 압축분쇄부는 하부롤러와, 상기 하부롤러의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되는 상부롤러 및 상기 하부롤러와 상부롤러를 각각 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 압축분쇄부는 상부롤러와 하부롤러의 배출측 외주면에 각각 접촉하여 상부롤러와 하부롤러의 표면에 스틸코드지 스크랩이 감기는 것을 방지하는 스크리퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파쇄부는 회전하는 타격날을 이용해 상기 압축분쇄부를 통해 분쇄된 스틸코드지 스크랩을 파쇄하여 합성고무와 스틸코드로 분리하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파쇄부의 스틸코드지 스크랩 유입측 전방에 마련되어 압축분쇄부로부터 배출되는 스틸코드지 스크랩에 액화질소를 공급하는 제3공급노즐;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파쇄부의 내부공간으로 액화질소를 공급하는 제4공급노즐;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉동부의 전방에 배치되어 냉동부로 공급되는 스틸코드지 스크랩을 수직방향으로 압축 및 이송하는 가압부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압부는 하부롤러와, 상기 하부롤러의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되는 상부롤러 및 상기 하부롤러와 상부롤러를 각각 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압부는 상기 상부롤러의 회전축에 연결되어 상부롤러의 중량을 조절하는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압부는 상부롤러와 하부롤러의 배출측 외주면에 각각 접촉하여 상부롤러와 하부롤러의 표면에 스틸코드지 스크랩이 감기는 것을 방지하는 스크리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉동부는, 입구와 출구가 형성된 통로와, 상기 통로 내부를 스틸코드지 스크랩을 냉동시키기 위한 온도로 유지하는 냉동기와, 상기 통로의 입구와 출구에 마련되어 차단기류를 형성하는 에어커튼부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉동기는 이원 냉동 시스템으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 통로의 입구와 출구에 각각 배치되어 액화질소를 공급하는 제1공급노즐 및 제2공급노즐;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1공급노즐 및 제2공급노즐은 에어커튼부에 연결되며, 상기 에어커튼부는 액화질소를 이용하여 차단기류를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1공급노즐 및 제2공급노즐은 복수 마련되어 스틸코드지 스크랩의 이송방향을 따라 이격 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 선별부의 제2배출구를 통해 배출되는 합성고무를 블록 형태로 성형하는 성형부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형부는, 합성고무를 이송하는 진동테이블과, 합성고무가 서로 들러붙도록 상기 진동테이블 상의 합성고무를 가열하여 해동시키는 가열부와, 가열부에 의해 해동되면서 한 덩어리로 들러붙은 합성고무를 일정 길이로 절단하는 절단부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가열부는 합성고무를 향해 열풍을 제공하는 열풍기로 이루어는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
본 발명에 따르면, 스틸코드지 스크랩을 절단하지 않은 상태로 합성고무와 스틸코드를 분리할 수 있도록 함으로써 작업연속성을 향상시킬 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치가 제공된다.
또한, 스틸코드지 스크랩을 냉동시키기 위한 에너지의 이용효율을 향상시킬 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치가 제공된다.
또한, 이원 냉동 시스템과 액화질소를 이용하여 스틸코드지 스크랩을 냉동시킴으로써 스틸코드지 스크랩을 신속하면서도 완전하게 냉동시킬 수 있도록 하는 것은 물론, 냉동부 내부의 온도가 외부로 손실되는 것을 최소화할 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치가 제공된다.
또한, 스틸코드지 스크랩으로부터 분리된 합성고무를 블록 형태로 성형하여 배출할 수 있는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치가 제공된다.
도 1은 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 구성도,
도 2는 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 따른 가압부를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 냉동부의 구성도,
도 4는 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 냉동기의 구성도,
도 5는 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 파쇄부를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 제1선별부를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 성형부를 나타낸 도면이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중, 도 1은 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 구성도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치는 타이어 스틸코드지 스크랩을 구성하고 있는 합성고무와 스틸코드를 분리하는 것으로서, 가압부(110)와, 냉동부(120)와, 압축분쇄부(110')와, 파쇄부(130)와, 선별부 및 성형부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 가압부(110)는 합성고무와 스틸코드를 포함하는 스틸코드지 스크랩을 수직방향으로 압축함으로써 비정형 상태로 제공되는 스틸코드지 스크랩의 부피를 줄이는 것과 동시에, 압축된 스틸코드지 스크랩을 냉동부(120)로 공급한다. 이러한 가압부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 스틸코드지 스크랩의 이동경로 하부에 배치되는 하부롤러(112)와, 상기 하부롤러(112)의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되는 상부롤러(113)와, 상기 하부롤러(112)와 상부롤러(113)를 지지하는 지지대(111)와, 상기 상부롤러(113)의 회전축에 연결되어 상부롤러(113)의 중량을 조절하는 무게추(114)와, 하부롤러(112)와 상부롤러(113)에 각각 회전력을 제공하기 위한 구동모터(미도시)와, 상부롤러(113)와 하부롤러(112)의 배출측 외주면에 각각 접촉하여 상부롤러(113)와 하부롤러(112)의 표면에 스틸코드지 스크랩이 감기는 것을 방지하는 스크리퍼(115)를 포함한다.
상기 냉동부(120)는 가압부(110)에서 압축된 스틸코드지 스크랩을 급속 냉동하여 압축분쇄부(110')로 제공한다. 이러한 냉동부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 압축된 스틸코드지 스크랩이 유입되는 입구(121a)와 냉동된 스틸코드지 스크랩을 배출하는 출구(121b)가 형성되어 가압부(110)와 압축분쇄부(110') 사이에 배치되는 통로(121)와, 상기 통로(121)의 내부공간을 스틸코드지 스크랩을 냉동시키기 위한 온도로 유지하는 냉동기(122)와, 상기 통로(121)의 입구(121a)와 출구(121b)에 각각 마련되어 입구(121a)와 출구(121b)에 차단기류를 형성하는 에어커튼부(123)와, 상기 에어커튼부(123)의 차단기류에 액화질소를 공급하도록 상기 입구(121a)와 출구(121b) 측 에어커튼부(123)에 연결되는 제1공급노즐(124)과 제2공급노즐(125)을 포함한다.
여기서, 상기 제1공급노즐(124) 및 제2공급노즐(125)은 복수 마련되어 스틸코드지 스크랩의 이송방향을 따라 이격 배치되므로, 에어커튼에 의해 형성된 차단기류를 통과하는 스틸코드지 스크랩이 약 -196℃의 액화질소에 노출되는 시간을 연장하는 것과 동시에, 냉동기(122)에 의해 설정된 통로(121)의 내부온도가 입구(121a)와 출구(121b)를 통해 외부로 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 냉동부(120)의 통로(121) 내부에는 가압부(110)로부터 제공되는 스틸코드지 스크랩을 전달받아 압축분쇄부(110')로 이송하기 위한 이송롤러나 컨베이어벨트와 같은 이송수단이 마련될 수 있으며, 이송수단은 냉동부(120)의 크기 및 스틸코드지 스크랩이 냉동되는 시간 등을 종합적으로 고려하여 이송 속도를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉동기(122)는 통로(121)의 내부온도를 -120℃ 내지 -196℃로 유지하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 고온냉동사이클(10)과 저온냉동사이클(20)을 포함하는 이원 냉동 시스템으로 구성된다. 상기 고온냉동사이클(10)은 기체상태의 냉매를 압축하는 압축기(12)와, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 열을 방열하여 응축시키는 응축기(14), 상기 응축기에서 응축된 액상냉매를 저압화하는 팽창밸브(16), 그리고 상기 구성요소를 거치면서 저온저압화된 냉매를 내부에서 증발시키는 것에 의하여 냉기를 생성하는 증발기(18)를 포함하고 있다. 상기 저온냉동사이클(20)은, 기체상태의 냉매를 압축하는 압축기(22)와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(24), 응축된 냉매를 저압화시키는 팽창밸브(26), 그리고 저온저압의 냉매를 이용하여 열교환을 수행하기 위한 증발기(28)를 포함하고 있다. 여기서 저온냉동사이클(10)의 증발기(28)는 통로(121)의 내부가 -120℃ 내지 -196℃의 초저온 상태를 형성할 수 있도록 그보다 더 저온상태를 유지해야 한다. 또한, 고온냉동사이클(10)의 증발기(18)와 저온냉동사이클(20)의 응축기(24)는 캐스케이드 컨덴서와 같은 중간열교환기(30)를 통해 연결되어 충분한 열교환을 수행하므로, 상기 저온냉동사이클(20)에서 초저온상태를 유지할 수 있게 된다.
특히, 통로(121)의 입구(121a)와 출구(121b)측에 형성되는 액화질소를 포함하는 차단기류에 의해, 냉동기(122)가 배치된 통로(121)의 내부공간에는 냉동기류가 형성되므로, 통로(121)의 내부공간을 통과하는 스틸코드지 스크랩의 냉동효율이 향상되어 냉동부(120)의 전체 길이를 단축시킬 수 있다.
상기 압축분쇄부(110')는 상기 냉동부(120)에서 배출되는 냉동된 스틸코드지 스크랩을 가압 분쇄 및 이송하는 것으로서, 도 2에 도시된 가압부(110)와 마찬가지로, 스틸코드지 스크랩의 이동경로 하부에 배치되는 하부롤러(112)와, 상기 하부롤러(112)의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되는 상부롤러(113)와, 상기 하부롤러(112)와 상부롤러(113)를 지지하는 지지대(111)와, 상기 상부롤러(113)의 회전축에 연결되어 상부롤러(113)의 중량을 조절하는 무게추(114)와, 하부롤러(112)와 상부롤러(113)에 각각 회전력을 제공하기 위한 구동모터(미도시)와, 상부롤러(113)와 하부롤러(112)의 배출측 외주면에 각각 접촉하여 롤러의 표면에 스틸코드지 스크랩이 감기는 것을 방지하는 스크리퍼(115)를 포함한다. 상기 하부롤러(112)와 상부롤러(113) 사이로 통과하는 스틸코드지 스크랩은 냉동된 상태이므로 상부롤러(113)의 중량에 의해 압축 분쇄되면서, 후방의 파쇄부(130)로 이송된다.
상기 파쇄부(130)는 상기 압축분쇄부(110')에 의해 이송되는 스틸코드지 스크랩을 파쇄하여 합성고무와 스틸코드로 분리하는 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스(131)와, 상기 케이스(131) 내에 수용되며 모터(미도시)에 의하여 회전하는 회전디스크(132)와, 상기 회전디스크(132)에 고정되는 다수의 타격날(133)을 포함한다. 즉, 모터에 의하여 타격날(133)이 회전하면서 냉동된 스틸코드지 스크랩을 파쇄하는 것이다. 한편, 파쇄부(130)는 냉동된 상태의 스틸코드지 스크랩을 파쇄하는 것이므로 스틸코드와 합성고무로 분리하는 과정에서 분진이 발생하지 않는다.
또한, 압축분쇄부(110')와 파쇄부(130)의 사이에는 파쇄부(130)의 스틸코드지 스크랩 유입측 전방에 마련되어 압축분쇄부(110')로부터 배출된 스틸코드지 스크랩에 액화질소를 공급하는 제3공급노즐(134)이 마련된다. 따라서, 파쇄부(130)로 공급되는 스틸코드지 스크랩이 제3공급노즐(134)에서 공급되는 액화질소에 의해 추가로 냉동되므로, 냉동부(120)와 파쇄부(130) 사이 영역에서 스틸코드지 스크랩이 해동되는 것이 방지된다.
또한, 파쇄부(130)에는 케이스(131) 내부로 액화질소를 공급하는 제4공급노즐(135)이 마련된다. 파쇄부(130)의 타격날(133)은 회전하면서 스틸코드지 스크랩을 파쇄하므로 파쇄 과정에서 마찰열 등의 열이 발생할 수 있다. 합성고무에 일정 온도 이상의 열이 가해지면 합성고무의 물성이 변화되는 문제점이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제4공급노즐(135)을 이용해 케이스(131) 내부에서 파쇄되는 스틸코드지 스크랩에 액화질소를 공급함으로써, 열에 의한 물성변화 없이 합성고무와 스틸코드를 분리할 수 있다. 즉, 파쇄부(130)는 냉동된 스틸코드지 스크랩을 파쇄하며 내부에 액화질소가 공급됨으로써, 분진이 발생하지 않으며 열에 의한 물성변화 없이 합성고무와 스틸코드를 분리할 수 있다.
상기 선별부는 자력을 이용해 스틸코드를 선별하여 스틸코드는 제1배출구(143) 측으로 이동시키고 합성고무는 제2배출구(144) 측으로 이동시키는 제1선별부(140)와, 제2배출구(144) 하방에 배치되는 전자석을 이용해 제1선별부(140)에서 선별되지 않은 스틸코드를 선별하는 제2선별부(150)를 포함한다.
제1선별부(140)는 파쇄부(130)에서 분리된 합성고무와 스틸코드를 선별하기 위한 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형상의 회전드럼(141)과, 회전드럼(141)의 내부 일측에 배치되어 회전드럼(141)의 일측에 자성을 제공하는 자석(142)과, 제1배출구(143) 및 제2배출구(144)를 포함한다. 따라서, 회전드럼(141)의 중심을 기준으로 일측 영역에는 자성이 형성되고, 타측 영역에는 자성이 형성되지 않게 되며, 제1배출구(143)는 자성이 형성되지 않은 타측 영역 하부에 배치되고, 제2배출구(144)는 자성이 형성된 일측 영역 하부에 배치된다.
즉, 도 6의 (a)와 같이, 파쇄부(130)로부터 분리된 합성고무와 스틸코드가 회전드럼(141)의 일측 영역으로 제공되면, 스틸코드는 회전드럼(141) 내부에 위치한 자석(142)에 의해 회전드럼(141)의 외주면에 달라붙고, 합성고무는 그대로 낙하하여 회전드럼(141) 일측 하부에 위치한 제2배출구(144)를 통해 선별부 외부로 배출된다.
이어서, 도 6의 (b)와 같이 회전드럼(141)이 도시되지 않은 별도의 모터에 의해 회전하면, 회전드럼(141)의 일측 외주면에 달라붙어있던 스틸코드가 자성이 형성되지 않은 타측 영역으로 이동하게 되면서 회전드럼(141)으로부터 분리되면서 낙하하여 회전드럼(141)의 타측 하부에 위치한 제1배출구(143)를 통해 선별부 외부로 배출된다.
한편, 상기 제2선별부(150)는 제1선별부(140)에서 선별되지 않고 합성고무와 함께 배출된 스틸코드를 선별하기 위한 것으로서 제2배출구(144) 하방에 위치한다. 제2선별부(150)는 합성고무와 함께 배출된 스틸코드를 선별하기 위해 복수 마련되어 합성고무가 배출되는 제2배출구(144)의 하부에 다양한 형태로 배치될 수 있다.
상기 성형부(160)는 상기 제2선별부(150)를 통해 배출되는 합성고무를 블록 형태로 성형하는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2선별부(150)를 통해 배출되는 합성고무를 이송하는 진동테이블(161)과, 분리된 합성고무 조각들이 서로 달라붙도록 상기 진동테이블(161) 상의 합성고무를 가열하여 해동시키는 가열부(162)와, 가열부(162)에 의해 해동되면서 한 덩어리로 달라붙은 합성고무를 일정 길이로 절단하는 절단부(163)를 포함한다. 한편, 상기 가열부(162)는 합성고무를 향해 열풍을 제공하는 열풍기로 이루어지며, 가열부(162)를 통해 합성고무로 제공되는 열풍의 온도는 합성고무의 물성이 변화되지 않는 범위 내에서 제어된다.
액화질소 공급부는 상기 제1공급노즐(124)과 제2공급노즐(125)과 제3공급노즐(134) 및 제4공급노즐(135)에 각각 액화질소를 공급하기 위한 것으로서, 액화질소 저장탱크(170)와 상기 저장탱크(170)와 제1공급노즐(124) 내지 제4공급노즐을 연결하는 연결배관을 포함한다.
지금부터는 상술한 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
가압부(110)는 하부롤러(112)와 상부롤러(113)를 이용해 절단되지 않은 상태의 스틸코드지 스크랩을 압축시켜 부피를 축소시킨 상태로 냉동부(120)로 제공할 수 있으므로 스틸코드지 스크랩을 절단하는 과정을 생략할 수 있다.
이와 같이 가압부(110)에 의해 압축된 스틸코드지 스크랩은 냉동부(120)로 공급되며, 입구(121a)를 통해 통로(121) 내부로 이동하는 과정에서, 제1공급노즐(124)로부터 제공되는 액화질소에 의해 급속 냉동된 상태로 통로(121)의 내부공간으로 유입된다. 통로(121)의 내부공간은 이원 냉동 시스템으로 구성된 냉동기(122)에 의해 -120℃ 내지 -196℃의 초저온 상태가 유지되므로, 짧은 시간 내에 스틸코드지 스크랩을 완전하게 냉동시킬 수 있다. 이어서, 통로(121) 내부공간에서 냉동된 스틸코드지 스크랩은 출구(121b)에 배치된 제2공급노즐(125)로부터 제공되는 액화질소에 의해 다시 급속 냉동된 상태로 압축분쇄부(110')를 향해 이동한다.
여기서, 상기 통로(121)의 입구(121a)와 출구(121b)에 배치된 에어커튼부(123)에 의해 통로(121)의 내부공간과 외부공간을 차단하는 차단기류가 형성되므로, 통로(121) 내부의 냉기가 외부로 손실되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 입구(121a)와 출구(121b)측 에어커튼부(123)에는 제1공급노즐(124)과 제2공급노즐(125)이 각각 연결되어, 액화질소를 이용한 차단기류를 형성하는 것이므로, 입구(121a)와 출구(121b)를 통과하는 스틸코드지 스크랩이 액화질소에 직접 노출되어 급속 냉동되도록 할 수 있다. 또한, 제1공급노즐(124)과 제2공급노즐(125)은 복수 마련되어 스틸코드지 스크랩의 이동방향으로 이격 배치되므로, 통로(121) 내부의 냉기가 입구(121a)와 출구(121b)를 통해 외부로 손실되는 것을 최소화하는 것과 동시에, 스틸코드지 스크랩이 액화질소에 노출되는 시간을 연장할 수 있다.
상기와 같이 본 실시예의 냉동부(120)는 이원 냉동 시스템으로 구성된 냉동기(122)를 함께 이용하여 스틸코드지 스크랩을 냉동시키는 과정에서, 액화질소를 이용하여 입구(121a)와 출구(121b)를 통한 열손실을 최소화함으로써 냉동효율을 향상시킬 수 있다.
냉동부(120)에서 냉동된 스틸코드지 스크랩은 압축분쇄부(110')로 제공되며, 압축분쇄부(110')의 하부롤러(112)와 상부롤러(113) 사이로 통과하는 과정에서 상부롤러(113)의 중량에 의해 압축되어 1차 분쇄가 이루어진다. 즉, 압축분쇄부(110')에서 하부롤러(112)와 상부롤러(113)를 이용해 냉동된 스틸코드지 스크랩을 압축하면, 합성고무가 압축력에 의해 분쇄되면서 스틸코드로부터 분리되고, 스틸코드에는 일부 합성고무가 달라붙어있는 상태가 된다.
압축분쇄부(110')에서 1차 분쇄된 스틸코드지 스크랩은 파쇄부(130)로 이송되는 과정에서 제3공급노즐(134)로부터 제공되는 액화질소에 직접 노출되므로, 압축분쇄부(110')를 통과하면서 하부롤러(112) 및 상부롤러(113)와의 접촉에 의해 일부 해동되더라도 다시 급속 냉동된다.
이와 같이 1차 분쇄된 냉동된 스틸코드지 스크랩은, 파쇄부(130)의 케이스(131) 내부로 공급되며, 케이스(131) 내부에서 회전하는 타격날(133)에 의해 잘게 분쇄되어 합성고무와 스틸코드로 분리된다. 구체적으로, 파쇄부(130)의 타격날(132)이 회전력에 의해 스틸코드를 타격하면, 스틸코드에 붙어있던 냉동된 상태의 합성고무가 스틸코드로부터 완전히 분리되므로 스틸코드와 합성고무를 완전히 분리할 수 있게 된다.
이때, 회전하는 타격날(133)에 의하여 스틸코드지 스크랩이 파쇄되는 과정에서 마찰열 등의 열이 발생하여 합성고무의 물성이 변화될 수 있으므로, 스틸코드지 스크랩이 케이스 내부공간을 통과하는 시간을 최소화하는 것이 바람직하며, 타격날의 회전속도를 파쇄성능을 확보하는 범위 내에서 최소화하는 것이 바람직하다.
즉, 본 실시예에서는 스틸코드지 스크랩이 케이스의 일측에서 수평방향으로 제공되고, 타격날(133)에 의해 분쇄된 상태에서 하부로 배출되는 것이므로 대략 90도 범위 내에서 분쇄가 이루어지는 것이므로, 스틸코드지 스크랩이 케이스(131) 내부공간에 머무르는 시간을 최소화할 수 있다. 또한, 파쇄부(130)로 공급되는 스틸코드지 스크랩은 압축분쇄부(110')에 의해 1차 분쇄가 이루어진 상태이고, 파쇄부(130)의 타격날(133)은 스틸코드에 붙어있는 일부 합성고무를 분리하면 되는 것이므로, 타격날(133)의 회전속도를 최소화할 수 있으며, 이로 인해 마찰열의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 제4공급노즐(135)을 통해 케이스(131) 내부공간으로 액화질소가 공급되므로, 마찰열에 의해 합성고무의 물성이 변화되거나 합성고무가 해동되어 케이스(131)의 내벽면이나 타격날(133)에 달라붙는 것을 방지할 수 있다.
상기 파쇄부(130)에서 분리된 합성고무와 스틸코드는 제1선별부(140)로 투입된다. 보다 상세하게는 자성을 띠는 회전드럼(141)의 일측 영역으로 투입된다. 합성고무는 비자성체이므로 회전드럼(141)에 부착되지 않고 낙하하여 회전드럼(141)의 자성을 띠는 영역 하방에 위치하는 제2배출구(144)로 배출된다. 스틸코드는 자성을 띠는 회전드럼(141)의 일측 외주면에 부착된다. 회전드럼(141)의 회전에 의해 회전드럼(141)에 부착된 스틸코드도 함께 회전하며, 스틸코드가 자성을 띠지 않는 영역에 위치하면 하방으로 낙하되어 제1배출구(143)로 배출된다. 제1배출구(143)로 배출된 스틸코드는 배출 컨베이어 벨트를 통하여 이동된다.
한편, 제1선별부(140)에서 선별되지 못한 스틸코드는 합성고무와 함께 제2배출구(144)로 배출된다. 제2배출구(144)로 배출된 스틸코드와 합성고무는 제2선별부(150)로 투입되며, 전자석으로 이루어진 제2선별부(150)에 스틸코드가 부착되어 선별된다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 타이어 제조 공정에서 발생하는 스크랩 중 스틸코드지 스크랩을 냉동시킴으로써 합성고무의 물성을 변화시키지 않으며 분진 발생을 방지하면서 스틸코드와 합성고무로 분리할 수 있다.
제2선별부(150)를 통해 배출되는 합성고무는 성형부(160)를 거치면서 블록 형태로 성형된 상태로 최종배출된다. 구체적으로, 진동테이블(161)을 따라 이동하는 합성고무는 가열부(162)에서 제공되는 열풍에 의해 해동되는 것과 동시에, 진동테이블(161)의 진동에 의해 조밀하게 밀착되면서 가황 처리되지 않은 고무성분 특유의 접착력으로 인해 점진적으로 뭉쳐 합성고무 블록을 이루게 된다. 특히, 합성고무가 해동되는 과정에서 합성고무의 표면에 맺히는 응결수가 열풍기에 의해 건조되기 때문에, 합성고무 블록 내에 수분이 포함되는 것이 방지된다. 또한, 합성고무 블록은 진동테이블(161) 후단에 배치된 절단부(163)에 의해 절단되므로, 일정한 크기의 블록 형태로 성형된 합성고무를 배출할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110:제1가압부, 111:지지대, 112:하부롤러, 113:상부롤러,
114:무게추, 120:냉동부, 121:통로, 121a:입구,
121b:출구, 122:냉동기, 123:에어커튼부, 124:제1공급노즐,
125:제2공급노즐, 110':압축분쇄부, 130:파쇄부, 131:케이스,
132:회전디스크, 133:타격날, 134:제3공급노즐, 135:제4공급노즐,
140:제1선별부, 141:회전드럼, 142:자석, 143:제1배출구,
144:제2배출구, 150:제2선별부, 160:성형부, 161:진동테이블,
162:가열부, 163:절단부, 170:저장탱크

Claims (17)

  1. 타이어 스틸코드지 스크랩으로부터 합성고무와 스틸코드를 분리하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치에 있어서,
    스틸코드지 스크랩을 냉동시키는 냉동부;
    상기 냉동부에서 배출되는 냉동된 스틸코드지 스크랩을 가압 분쇄 및 이송하는 압축분쇄부;
    상기 압축분쇄부에 의해 이송되는 스틸코드지 스크랩을 파쇄하여 합성고무와 스틸코드로 분리하는 파쇄부; 및
    자력을 이용해 스틸코드를 선별하여, 스틸코드는 제1배출구 측으로 이동시키고, 합성고무는 제2배출구 측으로 이동시키는 선별부;를 포함하며,
    상기 냉동부는, 입구와 출구가 형성된 통로와, 이원 냉동 시스템으로 이루어져 상기 통로 내부를 스틸코드지 스크랩을 냉동시키기 위한 온도로 유지하는 냉동기와, 상기 통로의 입구와 출구에 마련되어 차단기류를 형성하는 에어커튼부와, 상기 에어커튼부에 연결되어 액화질소를 공급하는 제1공급노즐 및 제2공급노즐을 포함하고,
    상기 압축분쇄부는 하부롤러와, 상기 하부롤러의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되고, 하부롤러와의 사이를 통과하는 냉동된 스틸코드지 스크랩의 상면을 따라 수직방향으로 이동하면서 수직방향 압축력을 제공하는 상부롤러 및 상기 하부롤러와 상부롤러를 각각 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압축분쇄부는 상부롤러와 하부롤러의 배출측 외주면에 각각 접촉하여 상부롤러와 하부롤러의 표면에 스틸코드지 스크랩이 감기는 것을 방지하는 스크리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파쇄부는 회전하는 타격날을 이용해 상기 압축분쇄부를 통해 분쇄된 스틸코드지 스크랩을 파쇄하여 합성고무와 스틸코드로 분리하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 파쇄부의 스틸코드지 스크랩 유입측 전방에 마련되어 압축분쇄부로부터 배출되는 스틸코드지 스크랩에 액화질소를 공급하는 제3공급노즐;을 포함하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 파쇄부의 내부공간으로 액화질소를 공급하는 제4공급노즐;을 더 포함하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉동부의 전방에 배치되어 냉동부로 공급되는 비정형 상태의 스틸코드지 스크랩을 수직방향으로 압축 및 이송하는 가압부;를 포함하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가압부는 하부롤러와, 상기 하부롤러의 상측에서 수직방향으로 이동 가능하게 배치되어 하부롤러와의 사이를 통과하는 냉동된 스틸코드지 스크랩의 상면을 따라 수직방향으로 이동하면서 수직방향 압축력을 제공하는 상부롤러 및 상기 하부롤러와 상부롤러를 각각 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가압부는 상기 상부롤러의 회전축에 연결되어 상부롤러의 중량을 조절하는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 가압부는 상부롤러와 하부롤러의 배출측 외주면에 각각 접촉하여 상부롤러와 하부롤러의 표면에 스틸코드지 스크랩이 감기는 것을 방지하는 스크리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제1공급노즐 및 제2공급노즐은 복수 마련되어 스틸코드지 스크랩의 이송방향을 따라 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020150127905A 2015-09-09 2015-09-09 타이어 제조과정에서 발생하는 스틸코드지 스크랩의 자원순환장치 KR101640774B1 (ko)

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