KR101814332B1

KR101814332B1 - 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치

Info

Publication number: KR101814332B1
Application number: KR1020170042889A
Authority: KR
Inventors: 김태현
Original assignee: 김태현
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-01-30
Also published as: CN110049852B; CN110049852A; WO2018186568A1

Abstract

본 발명의 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치는 2차 가열로(300)로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재와 직경이 0.5 ~ 2.0cm로 분쇄된 재생 합성수지가 함께 투입되어, 가열상태의 잔골재에 의해 재생 합성수지를 용융시키는 용융로(400); 상기 용융로(400)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재를 교반하여 혼합하되, 내부 온도가 220 ~ 290℃이고, 회전속도는 10 ~ 30rpm인 믹서(500); 상기 믹서(500)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재의 혼합물을 30 ~ 40MPa의 압력으로 가압 성형하는 가압 성형기(600); 및 상기 가압 성형기(600)에 의해 성형된 투수블록(1)을 이송시키면서 수냉 및 공냉에 의해 15 ~ 20sec 동안 이중 냉각하는 냉각기(700);를 포함하는 것이다.

Description

재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치{Water-permeable block manufacturing system using recycled synthetic resin}

본 발명은 재생 합성수지, 예컨대 식음료 용기로 사용되었던 폐용기를 이용하는 투수블록 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 강도가 강화됨과 아울러 공극률이 큰 투수블록을 제조할 수 있고, 공극막힘 현상 및 유해가스 발생량이 적어서 친환경적 작업환경을 제공하는 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치에 관한 것이다.

현대의 도시는 급속한 도시화로 인해 자연적인 배수면적이 현저하게 감소하고 있다.

이는, 우수로 인한 표층수가 지속적으로 유출되는 현상을 유발하고 있다.

특히, 인구가 밀접한 지역에서는 이미 95%에 달하는 우수가 표층수로 전환되어 배수 시스템이 한계에 도달한 실정이다.

또한, 지구 온난화를 포함한 이상 기후의 영향으로 강수의 형태도 상당한 변화를 가져오고 있으며, 그 방향 또한 집중 폭우의 형태로 증가되고 있고, 강수량은 일정 기간에 집중되는 특징을 나타내고 있으므로, 많은 강수량에도 불구하고 물 부족으로 인한 장기적인 경제적, 사회적 비용의 증가가 예상되고 있다.

이와 같은 상황으로 인하여, 선진국에서는 1990년대 초반부터 도로의 하부 구조를 지속적으로 개량하여 표층수로 배수되는 우수를 임시 저장 공간에 저장하고 지반으로 자연 배수되도록 하여 배수 부하를 줄이고, 환경적인 측면에서 바람직할 수 있는 시공방법을 도입, 실용화한 상태이다.

하지만, 우리나라는 위와 같은 사회적 필요성과 국내의 현실에도 불구하고 국내 실정에 적합한 시공방법이 개발되지 못한 실정이다.

또한, 돌발성 집중호우의 발생율 증가에 따른 침수 피해의 위험 가중으로 선진국에서는 지속적으로 우수의 저류시설 설치를 확대하고 있다.

국내에서도 이러한 차원에서 도로의 생태 면적율 증가를 위해서 투수포장의 개발을 확대하고 있는 시점이며, 그에 따른 연구와 다양한 시공방법을 고안하여 적용하고 있다.

그러나, 종래에 개발된 투수방법은 주로 투수블록을 이용한 방법으로서, 천연골재 또는 재생골재 및 시멘트 혼합물을 사용하여 투수블록을 형성한다.

이는 투수블록 내의 공극이 작으므로 시간이 경과할 수록 도로 표면의 우수를 지표면 아래로 배출시키는 기능이 저감된다는 문제점이 있다.

또한, 이로 인하여 투수블록의 강도 및 탄성이 저하될 우려가 있고, 도로 표면 오염물의 증가, 보행환경 악화, 투수블록 주변 구조물의 동상발생 등의 문제가 있다.

더불어, 종래의 투수블록을 제조하기 위해 사용하는 천연골재 또는 재생골재로 인하여 환경적 측면에서도 바람직하지 않다.

이러한 문제를 근본적으로 해결하지 않고, 표층의 보도블록만 투수로 교체할 경우, 장기적으로 투수 지수의 지속적인 감소로 인해 그 기능을 상실하게 될 것이다.

문헌 1 : 등록특허공보 제10-1697760호 문헌 2 : 등록특허공보 제10-0948754호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 주요 목적은 식용 용기로 사용되었던 폐합성수지를 투수블록을 제조하는데 혼합하여 사용하되, 수지 배합비를 높힘으로써 강도를 강화하고, 가압 성형시 가압력을 낮춤으로써 공극률을 크게하며, 투수블록의 냉각시간을 늘림으로써 수지가 타거나 녹는 것을 방지하여 공극막힘 현상을 방지함과 아울러 유해가스 발생도 방지할 수 있는 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 잔골재가 저장된 호퍼로 부터 배출되는 잔골재를 이송하는 이송 컨베이어; 상기 이송 컨베이어를 통해 이송되어 온 잔골재를 소정온도로 가열하는 1차 가열로; 상기 1차 가열로의 출구와 연통되게 구성되어, 상기 1차 가열로로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재가 그 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 보온하는 2차 가열로; 상기 2차 가열로로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재와 직경이 0.5 ~ 2.0cm로 분쇄된 재생 합성수지가 함께 투입되어, 가열상태의 잔골재에 의해 재생 합성수지를 용융시키는 용융로; 상기 용융로로부터 제공되는 용융수지와 잔골재를 교반하여 혼합하되, 내부 온도가 220 ~ 290℃이고, 회전속도는 10 ~ 30rpm인 믹서; 상기 믹서로부터 제공되는 용융수지와 잔골재의 혼합물을 30 ~ 40MPa의 압력으로 가압 성형하는 가압 성형기; 및 상기 가압 성형기에 의해 성형된 투수블록을 이송시키면서 수냉 및 공냉에 의해 15 ~ 20sec 동안 이중 냉각하는 냉각기;를 포함하는 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 믹서는, 원통형의 믹서통; 상기 믹서통의 내주면에 길이방향을 따라 계단형으로 배치되는 다수의 교반날개를 포함하되, 상기 각 교반날개는 그 일부분이 인접한 교반날개와 중첩되게 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 냉각기는, 상기 가압 성형기에서 배출되는 각 투수블록을 수용하는 냉각 트레이; 상기 투수블록이 수용된 냉각 트레이의 하부에 설치된 채 냉각 트레이를 냉각수에 침수시켜 수냉시키기 위한 횡장형의 냉각수조; 상기 냉각 트레이를 냉각수조의 길이방향을 따라 이송시켜주는 이송 컨베이어; 상기 냉각 트레이의 상부에 냉각 트레이의 이동방향을 따라 설치되는 에어 공급관; 및 상기 에어 공급관 상에 일정 간격으로 배치된 채 에어 공급관 내의 에어를 상기 투수블록을 향해 분사하여 투수블록을 공냉시켜주는 에어노즐;을 포함할 수 있다.

본 발명의 과제의 해결수단에 따르면, 식용 용기로 사용되었던 폐합성수지를 투수블록을 제조하는데 혼합하여 사용함으로써 친환경적이다.

또한, 수지 배합비를 기존 대비 높힘으로써 강도가 강화된 투수블록을 제공할 수 있다.

또한, 가압 성형시 가압력을 기존 대비 낮춤으로써 공극률을 크게할 수 있고, 이에 따라 투수효율을 높일 수 있다.

또한, 투수블록의 냉각시간을 늘림으로써 수지가 타거나 녹는 것을 방지하여 공극막힘 현상을 방지함과 아울러 유해가스 발생도 방지할 수 있어서 작업 환경을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 일 구성인 믹서의 구성도
도 3은 본 발명에 다른 장치의 일 구성인 냉각기의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치를 이용한 투수블록 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 5는 본 발명의 장치에 따라 제조되는 투수블록의 형상도
도 6은 본 발명에 따른 에어노즐(62)의 일실시예를 보인 개략적 단면도

본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치의 구성도이다.

도 1에 따르면, 본 발명에 따른 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조장치는, 이송 컨베이어(100), 1차 가열로(200), 2차 가열로(300), 용융로(400), 믹서(500), 가압 성형기(600) 및 냉각기(700)를 포함한다.

이송 컨베이어(100)는 잔골재가 저장된 호퍼(10)로부터 배출되는 잔골재를 상기 1차 가열로(200)로 이송시켜주는 역할을 한다.

1차 가열로(200)는 프레임에 회전가능하게 지지된 채, 상기 이송 컨베이어(100)를 통해 이송되어온 잔골재를 소정온도로 가열하는 역할을 하는 것으로, 이 1차 가열로(200)는 재생 합성수지와 잔골재를 혼합하였을 때 잔골재의 가열온도에 의해 재생 합성수지가 용융되도록 하기 위하여 잔골재를 미리 가열해 주는 것이다.

2차 가열로(300)는 상기 1차 가열로(200)의 출구와 연통되게 연결된 채, 상기 1차 가열로(200)로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재가 그 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 보온해 주는 역할을 한다. 이때, 상기 2차 가열로(300)는 그 출구가 입구로부터 비스듬하게 하향 경사지게 설치되어 2차 가열로 내의 잔골재가 자연스럽게 출구를 향해 배출될 수 있는 설치구조를 갖는다.

용융로(400)는 상기 2차 가열로(300)의 출구측에 설치된 채, 상기 2차 가열로(300)로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재와 분쇄된 재생 합성수지가 함께 투입되어 가열 상태의 잔골재에 의해 재생 합성수지가 용융되게 하는 역할을 한다. 여기서, 상기 용융로(400)로 투입되는 재생 합성수지의 직경은 0.5 ~ 2.0cm가 적당하다.

한편, 상기 재생 합성수지는 선별, 분쇄 및 세정·건조과정을 거쳐서 상기 용융로(400)로 투입된다.

참고로, 상기 선별은 식음료용 용기로 사용되던 패트병(PET)을 무색, 유색 및 재질별로 선별하는 작업이고, 분쇄는 상기에서 선별된 재생 합성수지를 분쇄하되 직경이 0.5 ~ 2.0cm가 되도록 분쇄하는 작업이며, 세정 및 건조는 상기 분쇄된 재생 합성수지를 세척 및 탈수, 건조하는 작업이다.

여기서, 선별된 재생 합성수지 중 무색을 사용하게 되면 투명한 색상의 투수블록을 제조할 수 있고, 유색을 사용하게 되면 그에 맞는 색상의 투수블록을 제조할 수 있어서 염료를 사용하지 않고도 원하는 칼라를 얻을 수 있게 되므로 친환경적인 투수블록의 제작이 가능하고, 원가절감에도 기여된다.

믹서(500)는 도 2에서와 같이, 상기 용융로(400)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재를 교반하여 혼합하는 역할을 하는 것으로, 입구(511)와 출구(512)를 갖는 원통형의 믹서통(510)과, 상기 믹서통(510)의 내주면에 길이방향을 따라 계단형으로 배치되는 다수의 판형 또는 유선형의 교반날개(520)들로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 각 교반날개(520)는 그 일부분, 예컨대 길이방향의 단부가 인접하는 다른 교반날개와 중첩되게(overlap:o) 배치되는 것이 바람직하다. 스크류형의 일반적인 교반날개의 경우는 잔골재 및 용융수지가 한쪽으로 쏠리는 현상이 발생하여 원활한 교반효과를 얻기 어려운 반면, 본 발명의 교반날개(520)는 계단형으로 배치되는 관계로 잔골재 및 용융수지가 계단을 따라 원활하게 유동되므로 유동효율을 배가시킬 수 있고, 이로 인해 교반효율도 배가시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 믹서(500)에 투입되는 상기 재생 합성수지와 잔골재는 3:7의 비율로 투입되되, 믹서 내부의 온도는 220 ~ 290℃가 되도록 가열하고, 믹서의 회전속도는 10 ~ 30rpm의 속도로 회전시키는 것이 바람직하다.

상기에서 믹서(500)의 내부온도가 220℃ 보다 낮으면 잘 녹지 않아서 응고 될 수 있고, 반면 290℃ 보다 높으면 고열로 인하여 탈 수 있으므로 위 온도 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재생 합성수지와 잔골재의 배합비는 강도향상에 중요한 요소로서, 잔골재에 대비 재생 합성수지의 배합비가 증가할 수록 잔골재에 대한 응집력이 강해지기 때문에 강도가 강화될 수 있으나, 재생 합성수지의 배합비가 필요이상 증가하게 되면 오히려 연성이 증가하게 되어 변형의 소지가 크게 되므로 위 배합범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 믹서(500)의 회전속도의 경우는 위 범위에서의 회전속도가 혼합효율이 좋다. 이 범위보다 느리게 회전하면 교반효율이 현저히 저하되고, 그렇다고 위 범위보다 빠르게 회전하더라도 교반효율이 오히려 떨어지게 되므로 위 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 믹서(500)는 그 양쪽 말단부에 믹서 내부를 가열하기 위한 제1, 2 버너(530,540)가 설치되고, 믹서통(510)의 벽면에는 열선(550)이 설치되어 있어서 제1, 2 버너와 함께 믹서의 내부를 가열하게 된다. 이렇게 버너와 열선을 조합한 이유는 버너 만으로는 고른 가열이 어렵기 때문에 열선을 보강함으로써 고른 가열이 가능하고, 또한 버너를 여러 대 설치하는 것 보다는 열선을 보완 설치하는 것이 전기 에너지를 절약할 수 있기 때문이다.

가압 성형기(600)는 상기 믹서(500)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재의 혼합물을 플런저(610)에 의해 30 ~ 40MPa의 압력으로 가압 성형하는 것이다.

여기서, 중요한 요소는 가압 압력인데, 가압력이 크면 용융수지와 잔골재 사이의 공극이 치밀해 지기 때문에 공극률이 떨어지는 반면, 가압력이 작으면 용융수지와 잔골재 사이의 공극이 커지게 되므로 공극률이 증가하게 된다. 특히, 투수블록은 공극률이 커야만 배수효율이 크기 때문에 공극이 크면 클수록 좋을 수는 있겠으나, 반면 공극률이 크게 되면 강도가 약화되는 반대급부가 발생할 수 있으므로 위 가압범위를 따르게 되면 적절한 공극률과 강도가 보장될 수 있다. 위 압력으로 가압하였을 때의 공극률은 20~30%이 된다.

냉각기(700)는 도 3에서와 같이, 상기 가압 성형기(600)에 의해 성형된 투수블록(1)을 이송시키면서 수냉 및 공냉에 의해 15 ~ 20sec 동안 이중 냉각하는 것으로, 상기 가압 성형기(600)에서 배출되는 각 투수블록(1)을 수용하는 냉각 트레이(710)와, 상기 투수블록(1)이 수용된 냉각 트레이(710)의 하부에 설치된 채 냉각 트레이를 냉각수에 침수시켜 수냉시키기 위한 횡장형의 냉각수조(720)와, 상기 냉각 트레이(710)를 냉각수조(720)의 길이방향을 따라 이송시켜주는 이송 컨베이어(730)와, 상기 냉각 트레이(710)의 상부에 냉각 트레이의 이동방향을 따라 설치되는 에어 공급관(740)과, 상기 에어 공급관 상에 일정 간격으로 배치된 채 에어 공급관 내의 에어를 상기 투수블록을 향해 분사하여 투수블록을 공냉시켜주는 다수의 교반날개(520)로 구성된다.

이에 따라, 수냉에 의해 투수블록(1)의 외부 냉각이 이루어지고, 공냉에 의해 투수블록(1)의 내부 냉각이 동시에 이루어지게 되므로 투수블록(1)의 내외부를 전반적으로 고르게 냉각시킬 수 있게 된다.

냉각효율의 향상은 양생시간이 28일 이었던 기존과 비교하였을 때 양생시간을 현저히 줄일 수 있으므로 생산성 향상에 기여된다. 이와 관련하여, 앞서 설명한 바 있듯이 본 발명의 투수블록(1)은 공극률이 기존 대비 향상되었기 때문에 냉각효율을 보다 높일 수 있고, 냉각시간도 단축할 수 있게 된다.

참고로, 상기한 시스템에 의한 재생 합성수지를 이용한 투수블록 제조방법을 간략히 설명하면 아래와 같다(도 4참조).

1 단계인 잔골재 가열단계(S10)는, 상기 이송 컨베이어(100)에 의해 이송되어온 잔골재를 상기 1차 가열로(200)에 투입하고 이를 소정온도로 가열하는 단계이다.

2 단계인 잔골재 보온단계(S20)는 1 단계에서 가열된 잔골재를 상기 2차 가열로(300)로 투입하여 잔골재의 가열된 온도가 일정하게 유지되도록 보온하는 단계이다.

3 단계인 용융단계(S30)는 2차 가열로(300)로부터 배출되는 잔골재와 일정크기로 분쇄된 재생 합성수지를 용융로(400)에 투입하여, 잔골재의 가열된 온도에 의해 재생 합성수지를 용융시키는 단계이다.

여기서, 앞서 설명한 바 있듯이, 상기 용융로(400)로 투입되는 재생 합성수지는 선별단계(S100), 분쇄단계(S200) 및 세정 및 건조단계(S300)를 거치게 된다.

4 단계인, 혼합단계(S40)는 상기 재생 합성수지와 잔골재를 3:7의 비율로 믹서에 투입하되, 상기 믹서(500) 내부의 온도는 220 ~ 290℃가 되도록 가열하고, 믹서(500)의 회전속도는 10 ~ 30rpm의 속도로 회전시켜서 잔골재와 응집제 역활을 하는 용융된 재생 합성수지를 혼합시키는 단계이다.

5 단계인, 성형단계(S50)는 상기 혼합된 용융수지와 잔골재를 가압 성형기(600)에 일정량 투입하고, 플런저(610)에 의해 30 ~ 40MPa의 압력으로 가압 성형하여 투수블록을 형성하는 단계이다.

6 단계인, 냉각단계(S60)는 상기 성형이 완료된 투수블록(1)의 표면 및 내부를 15 ~ 20sec 동안 고르게 냉각시키는 단계이다.

즉, 상기 냉각단계는 도 3에서와 같이, 각 투수블록(1)이 수용된 냉각 트레이(710)가 이송 컨베이어(730)에 의해 이송되면서 냉각수조(720)를 통과함에 따라 수냉이 이루어지고, 이와 함께 상기 냉각 트레이(710)의 개방된 상부를 통해 교반날개(520)에 의해 에어를 분사함으로써 투수블록(1)을 공냉시키는 2가지 냉각방식을 병행하여 취하게 된다.

이에 따라, 수냉에 의해 투수블록(1)의 외부 냉각이 이루어지고, 공냉에 의해 투수블록(1)의 내부 냉각이 동시에 이루어지게 되므로 투수블록(1)의 내외부를 전반적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

한편, 에어노즐(62)은 도 6에 도시한 바와 같이 소용돌이노즐로 이루어질 수도 있다. 이 소용돌이노즐은, 에어의 분사력을 강하게 하면서도 분사되는 에어를 회전시키는 수단으로서, 그 상단부에는 에어 공급관(740)에 체결되도록 나사산을 갖는 나사산형성부(64)가 형성되고, 이 나사산형성부(64)로부터 그 아래쪽으로는 중공형이고 원추 형상을 갖는 바디부(65)가 일체로 연장 형성되는데, 이 바디부(65)에는 나선방향을 따라 에어가 최종 분사되는 홀인 다수개의 에어홀(66)이 관통 형성된다.

또한, 상기 바디부(65)의 외면에는 나선방향으로 배열된 상기 에어홀(66)과 일치되는 나선형의 에어이동안내홈(68)이 형성되며, 이 에어이동안내홈(68)은 에어홀(66)로부터 분사되는 에어의 분사방향을 나선방향으로 안내하여 소용돌이를 형성하는 역할을 한다.

이에, 상기 소용돌이노즐의 에어홀(66) 및 나선형의 에어이동안내홈(68)을 통해 분사되는 에어가 회전하는 동시에 소용돌이를 형성하면서 에어를 분사함으로써, 투수블록(1)에 골고루 분사되면서 투수블록(1) 전체를 고르게 냉각시키게 된다.

또한, 교반날개(520)의 둘레에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성될 수 있다. 상기 오염 방지 도포용 조성물은 과산화수소 및 메타규산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 과산화수소 및 메타규산나트륨의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다. 이에 더하여, 상기 오염방지도포층의 도포성을 향상시키는 물질로 메타규산나트륨 또는 탄산칼슘이 이용될 수 있으나 바람직하게는 메타규산나트륨이 이용될 수 있다. 상기 과산화수소 및 메타규산나트륨은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기재의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.

상기 과산화수소 및 메타규산나트륨은 전체 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.

상기 오염 방지 도포용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 교반날개(520) 상의 최종 도포막 두께는 500~2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000 Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.

또한, 오염 방지 도포용 조성물은 과산화수소 0.1 몰 및 메타규산나트륨 0.05 몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.

그리고, 냉각수조(720)는, 먼지, 오염물질 등으로부터 표면의 부식현상을 방지시키기 위해 금속재의 표면 도포재료로 표면보호도포층이 형성될 수 있다. 이 표면보호도포층은 지르코늄 분말 2.5중량%, 알루미나 분말 60중량%, NH₄Cl 30중량%, 아연 2.5중량%, 마그네슘 2.5중량%, 티타늄 2.5중량%로 구성된다.

상기 지르코늄 분말은, 내식성, 내열성이 뛰어나다. 이러한 지르코늄 분말은 2.5중량% 혼합된다. 지르코늄 분말의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 내식성, 내열성이 크게 개선되지 않는다. 반면에, 지르코늄 분말의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비는 크게 증가된다. 따라서 지르코늄 분말은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 알루미나 분말은 고온으로 가열될 때 소결, 엉킴, 융착 방지 등의 목적으로 첨가된다. 이러한 알루미나 분말이 60중량% 미만으로 첨가되면, 소결, 엉킴, 융착 방지의 효과가 떨어지며, 알루미나 분말이 60중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서, 알루미나 분말은 60중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 NH₄Cl은 증기 상태의 아연, 마그네슘과 반응하여 확산 및 침투를 활성화시키는 역할을 한다. 이러한 NH₄Cl은 30중량% 첨가된다. NH₄Cl이 30중량% 미만으로 첨가되면, 증기 상태의 아연, 마그네슘과 반응이 제대로 이루어지지 않으며 이에 따라 확산 및 침투를 활성화시키지 못한다. 반면에, NH₄Cl이 30중량% 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서 NH₄Cl은 30중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 아연은 물에 닿는 금속의 부식을 방지하는 것과 전기 방식용으로 사용되도록 배합된다. 이러한 아연은 2.5중량%가 혼합된다. 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 물에 닿는 금속의 부식을 제대로 방지시키지 못하게 된다. 반면에 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 아연은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 마그네슘의 순수한 금속은 구조강도가 낮으므로 상기 아연 등과 함께 조합하여 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성을 높이는 용도로 배합된다. 이러한 마그네슘은 2.5중량% 혼합된다. 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 아연 등과 함께 조합될 시 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 마그네슘는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 티타늄은 가볍고 단단하고 내부식성이 있는 전이 금속 원소로 은백색의 금속광택이 있는바, 뛰어난 내식성과 비중이 낮아 강철 대비 무게는 60% 밖에 되지 않으므로 금속모재에 도포되는 도포재의 중량은 줄이되 광택을 높이고 뛰어난 방수성 및 내식성을 갖도록 배합된다.

이러한 티타늄은 2.5중량% 혼합된다. 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 금속모재에 도포되는 도포재의 중량이 그다지 경감되지 않고, 광택성, 방수성, 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에, 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비는 크게 증가된다. 따라서 티타늄은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉각수조(720)의 표면 도포방법은 다음과 같다.

표면보호도포층이 형성되어야 할 냉각수조(720)와 상기 구성으로 배합된 도포재료를 폐쇄로 내에 함께 투입시키고 폐쇄로 내부에는 냉각수조(720)의 산화를 방지하기 위하여 2 L/min의 비율로 아르곤 가스를 주입시킨다, 아르곤 가스가 주입된 상태에서 700℃ 내지 800℃의 온도로 4 ~ 5 시간 동안 유지한다.

상기 단계를 수행하여 증기 상태의 지르코늄 분말, 알루미나 분말, 아연, 마그네슘 및 티타늄이 폐쇄로 내부에 형성되고, 지르코늄 분말, 알루미나 분말, 아연, 마그네슘 및 티타늄 배합물은 모재의 표면에 침투하여 표면보호도포층이 형성된다.

표면보호도포층이 형성된 후 폐쇄로 내부의 온도를 도포 물질/기재 복합물이 800℃~900℃로 하여 30 ~ 40시간을 유지하면 냉각수조(720)의 표면에는 부식 방지용 표면보호도포층이 형성되어 냉각수조(720)의 표면과 외기를 격리시키게 된다. 이때 상기 공정을 수행함에 있어 급격한 온도 변화는 냉각수조(720) 표면의 표면보호도포층이 박리될 수 있으므로 60℃/hr의 비율로 온도 변화를 시킨다.

본 발명의 표면보호도포층은 다음과 같은 장점이 있다.

본 발명의 표면보호도포층은 매우 넓은 범위의 용도를 가지므로 커튼 도포, 스프레이 페인팅, 딥 도포, 플루딩(flooding) 등과 같은 여러 가지 방법에 의해 도포될 수 있다.

본 발명의 표면보호도포층은 부식 및/또는 스케일에 대한 원칙적인 보호 기능에 추가하여 도포가 매우 얇은 층두께로 도포될 수 있어 전기전도성을 개선하는 것은 물론 물질 및 비용 절감이 가능하다. 열간 성형 과정 이후에도 높은 전기전도성이 바람직하다면 얇은 전기전도성 프라이머가 도포층의 상부에 도포될 수 있다.

성형 과정 또는 열간 성형 과정 이후, 도포 물질은 기재의 표면상에 유지될 수 있으며, 예를 들어, 긁힘 내성을 증가시키며, 부식 보호를 개선하고, 미적 외관을 충족시키며, 변색을 방지하고, 전기전도성을 변화시키며 종래 다운스트림 공정(예, 침린 및 전기이동 딥 도포)용 프라이머로 제공될 수 있다.

이러한 본 발명의 냉각수조(720)에 지르코늄 분말, 알루미나 분말, NH₄Cl, 아연, 마그네슘, 티타늄으로 이루어진 표면보호도포층이 도포되므로 먼지, 오염물질 등으로부터 냉각수조(720)의 표면의 부식현상을 방지시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

1 : 투수블록 100 : 이송 컨베이어
200 : 1차 가열로 300 : 2차 가열로
400 : 용융로 500 : 믹서
510 : 믹서통 520 : 교반날개
530,540 : 제1, 2 버너 550 : 열선
600 : 가압 성형기 700 : 냉각기
710 : 냉각 트레이 720 : 냉각수조
730 : 이송 컨베이어 740 : 에어 공급관

Claims

잔골재가 저장된 호퍼로 부터 배출되는 잔골재를 이송하는 이송 컨베이어(100);
상기 이송 컨베이어(100)를 통해 이송되어 온 잔골재를 소정온도로 가열하는 1차 가열로(200);
상기 1차 가열로(200)의 출구와 연통되게 구성되어, 상기 1차 가열로(200)로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재가 그 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 보온하는 2차 가열로(300);
상기 2차 가열로(300)로부터 제공되는 가열 상태의 잔골재와 직경이 0.5 ~ 2.0cm로 분쇄된 재생 합성수지가 함께 투입되어, 가열상태의 잔골재에 의해 재생 합성수지를 용융시키는 용융로(400);
상기 용융로(400)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재를 교반하여 혼합하되, 내부 온도가 220 ~ 290℃이고, 회전속도는 10 ~ 30rpm인 믹서(500);
상기 믹서(500)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재의 혼합물을 30 ~ 40MPa의 압력으로 가압 성형하는 가압 성형기(600); 및
상기 가압 성형기(600)에 의해 성형된 투수블록(1)을 이송시키면서 수냉 및 공냉에 의해 15 ~ 20sec 동안 이중 냉각하는 냉각기(700)를 포함하고;
상기 믹서(500)는,
원통형의 믹서통(510);
상기 믹서통(510)의 내주면에 길이방향을 따라 계단형으로 배치되는 다수의 교반날개(520)를 포함하되, 상기 각 교반날개(520)는 그 일부분이 인접한 교반날개와 중첩되게 배치되며;
상기 냉각기(700)는,
상기 가압 성형기(600)에서 배출되는 각 투수블록(1)을 수용하는 냉각 트레이(710);
상기 투수블록(1)이 수용된 냉각 트레이(710)의 하부에 설치된 채 냉각 트레이를 냉각수에 침수시켜 수냉시키기 위한 횡장형의 냉각수조(720);
상기 냉각 트레이(710)를 냉각수조(720)의 길이방향을 따라 이송시켜주는 이송 컨베이어(730);
상기 냉각 트레이(710)의 상부에 냉각 트레이의 이동방향을 따라 설치되는 에어 공급관(740); 및
상기 에어 공급관(740) 상에 일정 간격으로 배치된 채 에어 공급관 내의 에어를 상기 투수블록(1)을 향해 분사하여 투수블록을 공냉시켜주는 에어노즐(62)을 포함하고;
믹서(500)에 투입되는 상기 재생 합성수지와 잔골재는 3:7의 비율로 투입되되, 상기 믹서(500) 내부의 온도는 220 ~ 290℃이고, 믹서(500)의 회전속도는 10 ~ 30rpm이며, 가압 성형기(600)는 상기 믹서(500)로부터 제공되는 용융수지와 잔골재의 혼합물을 플런저(610)에 의해 30 ~ 40MPa의 압력으로 가압 성형하고,
에어노즐(62)은 소용돌이노즐로 이루어지되, 상기 소용돌이노즐은, 상단부에는 나사산형성부(64)가 형성되고, 나사산형성부(64)로부터 그 아래쪽으로는 중공형이고 원추 형상을 갖는 바디부(65)가 일체로 연장 형성되며, 바디부(65)에는 나선방향을 따라 에어가 최종 분사되는 홀인 다수개의 에어홀(66)이 관통 형성되고, 바디부(65)의 외면에는 나선방향으로 배열된 에어홀(66)과 일치되는 나선형의 에어이동안내홈(68)이 형성되며, 에어이동안내홈(68)은 에어홀(66)로부터 분사되는 에어의 분사방향을 나선방향으로 안내하여 소용돌이를 형성하며;
교반날개(520)의 둘레에는 오염 방지 도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 과산화수소 및 메타규산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고;
냉각수조(720)는, 표면보호도포층이 형성되되, 상기 표면보호도포층은 지르코늄 분말 2.5중량%, 알루미나 분말 60중량%, NH₄Cl 30중량%, 아연 2.5중량%, 마그네슘 2.5중량%, 티타늄 2.5중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 재생 합성수지를 이용한 투수블록의 제조장치.
삭제
삭제