KR102416760B1

KR102416760B1 - 3d프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치

Info

Publication number: KR102416760B1
Application number: KR1020220005694A
Authority: KR
Inventors: 황병연; 김진영; 김도영
Original assignee: 주식회사 에코피엘
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-07-07

Abstract

본 발명은 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터에 사용되는 필라멘트를 폐플라스틱을 재활용하여 제조하고, 제조된 필라멘트를 3D 프린터에 직접 공급하여 연속적인 공급이 가능함은 물론 폐플라스틱의 재활용율을 극대화할 수 있는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 폐플라스틱이 투입되는 입구와 상기 입구를 개폐하는 출입도어가 구비된 투입부; 상기 투입부와 연통되어 투입된 폐플라스틱이 이동하고, 이동한 폐플라스틱을 세척하여 이물질을 제거하는 세척부; 이물질이 세척된 폐플라스틱에 남아 있는 세척수를 제거하는 건조부; 상기 건조부를 통해 건조된 폐플라스틱을 색상별로 분류 후 보관하는 색상분류부; 색상별로 분류된 폐플라스틱을 파쇄하여 펠릿화하는 파쇄부; 펠릿화된 폐플라스틱을 용융하는 용융부; 상기 용융부와 연결되어 용융된 폐플라스틱을 외부로 배출하는 압출부;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치{Continuous direct supply of raw materials recycled from waste plastics for 3D printers}

본 발명은 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터에 출력물을 인쇄하기 위해 사용되는 원료를 폐플라스틱을 펠릿(pellet) 형태로 파쇄한 후 용융부 및 압출부를 거쳐 3D 프린터에 직접 공급한 것으로, 원료의 연속적인 공급이 가능함은 물론 폐플라스틱의 재활용율을 극대화할 수 있는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 3차원 인쇄는 연속적인 계층의 물질을 뿌리면서 3차원 물체를 만들어내는 것으로, 이 중 3D 프린터로 알려진 기술은 종래의 밀링이나 절삭이 아닌 기존의 잉크젯 프린터에서 사용하는 것과 유사한 적층 방식으로 입체물을 제작하는 장치이다.

이러한 3D 프린터는 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하고 밀링, 절삭 등과 같은 기존의 제조방법에 비해 상대적으로 사용이 용이한 장점이 있고, 제작 속도가 느리고, 적층 구조로 인해 제조된 입체물의 표면이 매끄럽지 못한 단점이 있다.

상기 3D 프린터는 적층하는 원료에 따라 다양한 질감과 강도를 가지는 입체물을 제작할 수 있는데, 사용하는 소재는 고체, 액체, 분말, 적층시트 형태로 분류하고, 재료의 물성에 따라서는 ABS, PLA수지, 종이, 나일론, 왁스, 금속, 세라믹 등이 있다.

상기의 원료 중 가격이 저렴하면서도 용이하게 구매할 수 있어 사용량이 높은 원료는 ABS, PLA 등과 같은 열가소성 수지이다. ABS는 유독가스를 제거한 석유 추출물 재료로 광택이 나는 특징이 있으며, 강도가 매우 높은 재질이지만 식는 시간이 짧아 수축성이 있다. 이러한 ABS는 대형의 조형물을 출력할 때 균열이 발생하거나 휨 변형이 발생하는 문제가 있고, FDM 방식의 3D 프린터에서는 출력물이 적층되는 출력판을 110℃로 가열하여 적층되는 과정에서 수축이 발생하지 않도록 한다. 또한 ABS는 석유 추출물을 재료로 하여 제조한 것이기 때문에 용융 및 적층, 그리고 수축하는 과정에서 특유의 냄새가 발생하기 때문에 밀폐된 공간이 아닌 환기가 가능한 공간에서 사용해야 한다.

상기 PLA는 옥수수 전분을 이용해 제조한 무독성 친환경적 재료로서, ABS 재질에 비해 경도가 강하며 쉽게 부숴지지 않는 특징이 있다. 또한 대형 조형물을 출력할 때 ABS 재질에 비해 균열이나 휨 현상이 적은 장점이 있고, 프린트할 때 ABS에 비해 식물성의 달콤한 냄사가 나고 표면이 반짝이는 특징이 있다.

이외에도 고무 성분이 혼합되어 탄성과 유연성이 매우 뛰어난 플랙시블 필라멘트가 있고, 목분과 PLA가 혼합되어 나무 질감을 표현하는데 매우 유용하며 나무 향기가 나고 유연하여 프린팅된 조형물의 휨 현상이 거의 없고 프린팅 과정에서 유독가스가 거의 발생하지 않는 안전한 나무 필라멘트와, 연료를 이용하여 도색의 편의성이 높은 나일론 필라멘트와, 물에 녹는 특성을 가진 PVA 필라멘트와, 내약품성이 강한 고분자 구조의 고기능 수지로서 공업 재료와 구조 재료로 사용되고 있는 엔지니어 필라멘트와, 유독가스를 제거한 석유 추출물인 HIPS 필라멘트와, 표면이 거칠어 출력된 조형물이 돌(石)의 느낌을 주는 스톤 필라멘트 등이 있다.

한편 일반적인 3D 프린터의 경우 상기 원료인 필라멘트를 카트리지 형태로 결합하고, 상기 카트리지를 일정한 속도로 용융부측으로 전달한 후 용융부를 통해 용융된 필라멘트를 압출부로 전달하여 외부로 배출하여 적층한다.

이 과정에서 원료인 필라멘트는 사용 중 카트리지에 감긴 용량을 모두 사용하면 새로운 카트리지로 교체가 필요하고, 이 과정에서 많은 시간이 소요되는 대형 구조물을 출력하는 경우 다수회 카트리지를 교체해야 하고, 관리자의 부주의로 카트리지의 교체가 제때 이루어지지 않는 경우 구조물의 출력에 오류가 발생하는 등의 문제점이 있었다.

또한 3D 프린터에서 사용하는 필라멘트를 새로운 제품을 구매하여 사용하기 때문에 3D 프린터를 운용하는데 소요되는 비용이 증가하는데 주요한 비율을 차지하였다.

한편 1회용컵, 음료 또는 생수를 판매하기 위한 페트병, 배달용기 등과 같은 플라스틱을 이용한 일회용품의 사용량이 증가하고 있으며 사용된 플라스틱은 다른 폐기물과 별도로 분리 수거하고, 수거된 플라스틱은 재질 또는 색상에 따라 분류하여 재활용하고 있다.

플라스틱을 재활용하는 과정을 간략히 살펴보면, 가정 또는 업체에서 수거한 플라스틱을 집하장으로 전달하고, 집하장에서는 재질 또는 색상에 따라 분류하고, 분류한 플라스틱은 세척 및 건조 과정을 거친 후 용도에 따라 파쇄하거나 용융한다.

상기의 과정을 거치면서 플라스틱은 재활용되는데, 수거된 양에 비해 재활용되는 비율이 매우 낮아 재활용도가 낮은 문제점이 있다.

따라서 플라스틱의 재활용도를 높이고 동시에 상술한 3D 프린터의 원료로 활용하기 위한 기술이 제안되었는데, 일 예로 대한민국 등록특허 제10-1679322호(2016.11.18., 등록)가 있다.

상기 종래기술은 ‘폐플라스틱을 이용한 3D프린터용 필라멘트 제조장치’에 관한 것으로, 3D 프린터에 적용되는 원료인 필라멘트를 폐플라스틱을 용융하여 제조하는 것으로, 파쇄장치와 세척기능을 구비하여 저렴한 필라멘트를 제조 공급할 수 있는 장치이다.

그러나 상기 종래기술은 폐플라스틱의 재질이나 색상에 따라 분류하여 제공할 수 없는 문제점이 있다.

즉, 3D 프린터를 이용하여 조형물을 출력하는 과정에서 조형물의 크기 또는 용도에 따라 재질이나 색상을 변경해야 하는데, 상기 종래기술은 폐플라스틱의 재질이나 색상을 변경하기 위해서는 동작을 정지시키고, 내부에 인입된 폐플라스틱을 외부로 모두 배출한 이후 교체 대상인 폐플라스틱을 투입하여 재가동시켜야 한다.

따라서 재질이나 색상이 변경될 때마다 3D 프린터 및 필라멘트 제조장치를 모두 정지시키고 내부에서 공급 중이던 플라스틱을 모두 제거한 후 새로운 플라스틱을 공급하기 때문에 교체에 소요되는 시간이 증가함은 물론 공급 중이던 플라스틱을 제거하는 과정에서 낭비되는 플라스틱이 많이 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1679322호(2016.11.18., 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 플라스틱을 재활용하여 3D 프린터의 원료로 사용하되, 특히 플라스틱을 색상별로 분류하여 3D 프린터에 공급할 수 있어 다양한 색상의 원료를 이용하여 조형물을 제작할 수 있는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 3D 프린트에 직접 원료를 공급하여 대형의 구조물을 제작하는 과정에서 원료를 연속 공급할 수 있어 관리자의 피로도를 낮출 수 있는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

폐플라스틱이 투입되는 입구와 상기 입구를 개폐하는 출입도어가 구비된 투입부;

상기 투입부와 연통되어 투입된 폐플라스틱이 이동하고, 이동한 폐플라스틱을 세척하여 이물질을 제거하는 세척부;

이물질이 세척된 폐플라스틱에 남아 있는 세척수를 제거하는 건조부;

상기 건조부를 통해 건조된 폐플라스틱을 색상별로 분류 후 보관하는 색상분류부;

색상별로 분류된 폐플라스틱을 파쇄하여 펠릿화하는 파쇄부;

펠릿화된 폐플라스틱을 용융하는 용융부;

상기 용융부와 연결되어 용융된 폐플라스틱을 외부로 배출하는 압출부;를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 색상분류부는, 건조된 폐플라스틱을 정렬하여 일정 속도로 이동시키는 분류라인과, 상기 분류라인에 배치되어 이동하는 폐플라스틱의 색상을 센싱하는 센서와, 상기 센서의 센싱값에 따라 이동하는 폐플라스틱을 분류하는 분류모듈과, 상기 분류모듈을 통해 분류된 폐플라스틱을 보관하는 보관함을 포함한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 분류모듈은, 상호 이격된 위치에 배치된 다수 개의 분류바와, 상기 센서의 센싱값에 따라 상기 분류바의 위치를 조절하는 구동부를 포함하고, 상기 분류바는, 길이 방향으로 연장된 바(bar) 형태로 이루어지고, 길이 방향 일단이 상기 구동부에 결합되어 상기 분류라인의 상면에서 회전 가능하게 배치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 세척부는, 이동한 폐플라스틱이 인입되는 함체 형상의 세척탱크와, 상기 세척탱크에 배치되되 인가된 전원 및 신호에 의해 회전하는 회전축과, 상기 회전축의 길이 방향을 따라 배치되되 상호 이격된 위치에 배치되며, 폐플라스틱을 세척하기 위한 세척수를 배출하는 배출노즐이 각각 구비된 다수 개의 세척바와, 상기 세척탱크에 구비되어 폐플라스틱을 세척한 세척수를 외부로 배출하기 위한 배수구를 포함하고, 상기 세척바에는 고압의 공기를 분사하기 위한 공기노즐이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 재활용 대상인 플라스틱을 세척, 건조, 분류, 파쇄, 용융 및 압출 단계를 거쳐 3D 프린터에 직접 공급함으로써 플라스틱의 재활용율을 극대화하고, 3D 프린터에 연속적으로 원료를 공급할 수 있어 대형의 조형물도 원료의 끊김이나 교환 없이 출력이 가능한 효과가 있다.

또한 본 발명은 다양한 색상을 가진 플라스틱을 색상별로 분류하여 파쇄 후 용융할 수 있어 다양한 색상으로 조형물을 출력할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치을 개략 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치의 구성을 도시한 블럭도.
도 3은 본 발명을 구성하는 세척부의 일부를 도시한 예시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 정렬배출수단을 개략 도시한 예시도.
도 5 내지 도 8은 본 발명을 구성하는 색상분류부의 동작 상태를 개략 도시한 상태도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저 본 발명에 따른 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 폐플라스틱이 투입되는 입구와 상기 입구를 개폐하는 출입도어가 구비된 투입부(10)와, 상기 투입부(10)와 연통되어 투입된 폐플라스틱이 이동하고, 이동한 폐플라스틱을 세척하여 이물질을 제거하는 세척부(20)와, 이물질이 세척된 폐플라스틱에 남아 있는 세척수를 제거하는 건조부(30)와, 상기 건조부(30)를 통해 건조된 폐플라스틱을 색상별로 분류 후 보관하는 색상분류부(40)와, 색상별로 분류된 폐플라스틱을 파쇄하여 펠릿화하는 파쇄부(50)와, 펠릿화된 폐플라스틱을 용융하는 용융부(60) 및 상기 용융부(60)와 연결되어 용융된 폐플라스틱을 외부로 배출하는 압출부(70)를 포함한다.

상기 투입부(10)는 재활용 대상인 폐플라스틱을 세척부(20)로 공급하기 위한 것으로, 폐플라스틱이 투입되는 입구와 상기 입구를 개폐하는 출입도어가 구비된 것으로 이러한 투입부(10)는 공지의 호퍼(hopper)로 구성되어 투입된 폐플라스틱을 일정한 속도로 하방으로 이동시킨다. 그리고 상기 출입도어는 전달된 압력에 의해 개방되고 압력 해제시 원위치로 복귀하는 것으로 이러한 투입부(10)의 구조 및 동작관계는 공지의 것이므로 상세한 도시 및 설명은 생락하도록 한다.

상기 세척부(20)는 상기 투입부(10)를 통해 투입된 폐플라스틱을 세척하기 위한 것으로, 이동한 폐플라스틱이 인입되는 함체 형상의 세척탱크(21)와, 상기 세척탱크(21)에 배치되되 인가된 전원 및 신호에 의해 회전하는 회전축(22)과, 상기 회전축(22)의 길이 방향을 따라 배치되되 상호 이격된 위치에 배치되며, 폐플라스틱을 세척하기 위한 세척수를 배출하는 배출노즐(231)이 각각 구비된 다수 개의 세척바(23)와, 상기 세척탱크(21)에 구비되어 폐플라스틱을 세척한 세척수를 외부로 배출하기 위한 배수구(24)를 포함하고, 상기 세척바(23)에는 고압의 공기를 분사하기 위한 공기노즐(25)이 구비된다.

상기 세척탱크(21)는 내부가 빈 함체 형상으로 이루어지고 일측이 상기 투입부(10)와 연통되어 폐플라스틱이 인입되고, 상기 투입부(10)와 연통된 일측에 개폐 가능한 투입도어가 배치되고, 상기 투입도어에 대향하는 방향에 세척이 완료된 폐플라스틱이 다음 공정으로 이동하기 위한 출구도어가 배치된다. 여기서 상기 투입도어와 출구도어에는 세척 과정에서 세척수가 외부로 누수되는 것을 방지하기 위한 실링부가 더 구비된다.

그리고 상기 세척탱크(21)는 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 유리 또는 투명한 합성수지재로 이루어진 투명창이 더 구비될 수 있다.

상기 회전축(22)은 상기 세척탱크(21)의 내부에 회전 가능하게 배치되어 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 회전하는 것으로, 도면 중 도시된 바로는 상기 세척탱크(21)의 내부에서 수평 방향으로 배치된다.

여기서 상기 회전축(22)은 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 회전모터와 같은 구동수단에 결합되어 상기 세척탱크(21)의 내부에서 회전 가능하게 배치된다.

상기 세척바(23)는 상기 회전축(22)에 다수 개가 상호 간격을 두고 배치되며, 공급된 세척수를 세척탱크(21)의 내부로 분사하여 폐플라스틱을 세척하는 것이다. 이러한 세척바(23)는 상기 회전축(22)에 결합하여 회전축의 회전과 연동하여 회전하고, 세척수를 분사하기 위한 배출노즐(231)이 구비된다.

그리고 상기 세척바(23)는 각각이 서로 다른 길이를 가지도록 형성되고, 각각의 세척바(23)에 구비된 배출노즐(231)은 세척 대상물인 폐플라스틱이 배치된 공간을 향해 서로 다른 각도로 세척수를 분사하도록 분사각도가 조절된다.

상기와 같이 이루어진 세척바(23)는 상기 회전축(22)의 회전과 연동하여 회전하면서 세척수를 배출하여 폐플라스틱의 내부와 외부에 잔존하는 이물질을 세척한다.

상기 배수구(24)는 상기 세척탱크(21)에 배치되어 폐플라스틱을 세척한 세척수를 세척탱크의 외부로 배출하는 것으로, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 배수펌프와 상기 배수구(24)와 배수펌프를 연결하는 배수라인이 구비된다. 그리고 상기 배수구(24)에는 세척수에 포함된 이물질을 필터링하기 위한 필터부재가 더 배치된다.

상기와 같이 이루어진 세척부(20)는 세척탱크(21)로 투입된 폐플라스틱을 세척바(23)의 배출노즐(231)에서 분사되는 세척수를 통해 세척하고, 세척 후 세척수와 이물질은 배수구(24)를 통해 세척탱크의 외부로 배출시킨다.

여기서 상기 세척바(23)에는 세척 효율을 높이기 위하여 세척 과정 중 폐플라스틱의 위치 및 각도를 변경하기 위하여 고압의 공기를 분사하는 공기노즐(25)이 구비된다.

상기 공기노즐(25)은 상기 세척바(23)에 배치되여 압축공기가 저장된 압축탱크와 공급라인을 통해 연결되어 고압의 압축 공기를 전달 받아 세척탱크로 분사한다.

상기와 같이 이루어진 세척부(20)는 세척탱크(21)에 투입된 폐플라스틱을 세척수와 고압 공기를 통해 세척하고, 이때 세척수와 고압 공기는 회전축에 의해 회전하면서 세척수와 고압 공기의 분사 방향 및 분사 각도를 변경하면서 세척수와 고압 공기를 분사함으로써 세척 대상물인 폐플라스틱을 이동 및 회전시키면서 세척하기 때문에 세척 효율을 극대화할 수 있다.

다음으로 상기 건조부(30)는 세척이 완료된 폐플라스틱을 건조하기 위한 것으로, 세척탱크(21)의 배출도어와 연통된 입구가 형성되며 내부가 빈 함체 형태로 이루어진 건조탱크(31)와, 상기 건조탱크(31)의 내부 온도를 조절하기 위한 히팅수단(32)과, 건조가 완료된 폐플라스틱을 다음 공정을 위해 정렬하여 배출하는 정렬배출수단(33)을 포함한다.

상기 건조탱크(31)는 내부가 빈 함체 형태로 이루어져 세척된 폐플라스틱이 투입되는 입구가 구비되고 상기 정렬배출수단(33)이 배치된 출구가 구비된다.

그리고 상기 건조탱크(31)에는 상기 히팅수단(32)에 의해 가열된 건조탱크(31) 내부의 온도를 순환시키기 위한 회전팬이 더 배치될 수 있다.

상기 히팅수단(32)은 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 상기 건조탱크(31)의 내부 온도를 조절하는 것으로, 히팅봉 또는 가열된 열풍(熱風)을 전달 받아 건조탱크(31)의 내부로 공급하는 형태로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 히팅수단(32)이 히팅봉으로 구성되는 경우 내부 온도의 조절에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있어 다량의 폐플라스틱을 짧은 시간에 건조할 수 있고 이에 반해 건조탱크(31)의 부피가 커져야 하는 단점이 있고, 가열된 열풍을 전달 받아 건조탱크의 내부로 공급하는 경우 건조탱크 내부 온도 조절에 소요되는 시간은 증가하지만 건조탱크의 부피를 소형화할 수 있는 장점이 있다. 따라서 폐플라스틱의 처리 용량에 따라 상기 히팅수단(32)을 선택할 수 있다.

상기 정렬배출수단(33)은 상기 건조탱크(31)의 일측에 구비되어 건조가 완료된 폐플라스틱의 배출 위치를 정렬하여 배출하기 위한 것이다.

이는 후술하는 색상분류부(40)에서 폐플라스틱을 색상 별로 분류할 때 일정한 속도로 처리하도록 하여 분류 과정 중 오류가 발생하는 것을 최소화하기 위한 것이다.

이를 위한 정렬배출수단(33)은 상기 건조탱크(31)의 하단부에 배치되되 상기 출구측을 향해 점진적으로 하향 경사진 배출라인(331)과, 상기 배출라인(331)에 일정 간격으로 배치되되 상기 배출라인(331)의 폭 방향 양단에서 각각 중앙을 향해 돌출된 정렬바(332)를 포함한다.

상기 배출라인(331)은 편평한 플레이트 형태로 이루어져 상면에 건조가 완료된 폐플라스틱이 이동하고, 이동 과정에서 상기 정렬바(332)에 의해 이동 속도 및 위치가 제한되면서 건조된 폐플라스틱의 이동 속도 및 위치를 정렬하여 배출한다.

이때 도면 중 도시된 바와 같이 상기 정렬바(332)는 상기 배출라인(331)에서 돌출된 위치가 인접한 정렬바(332)끼리 상호 다른 각도를 가지도록 돌출되어 폐플라스틱의 체류 시간을 증가시켜 배출되는 속도를 조절할 수 있다.

다음으로 색상분류부(40)는 상기 건조부(30)로부터 배출된 폐플라스틱을 색상별로 분류하기 위한 것으로, 건조된 폐플라스틱을 정렬하여 일정 속도로 이동시키는 분류라인(41)과, 상기 분류라인(41)에 배치되어 이동하는 폐플라스틱의 색상을 센싱하는 센서(42)와, 상기 센서(42)의 센싱값에 따라 이동하는 폐플라스틱을 분류하는 분류모듈(43)과, 상기 분류모듈(43)을 통해 분류된 폐플라스틱을 보관하는 보관함(44)을 포함한다.

상기 분류라인(41)은 편평한 플레이트 형태로 이루어지고 일단이 상기 배출라인(331)과 맞닿도록 배치된다.

상기 센서(42)는 상기 분류라인(41)의 일단부에 배치되어 이동한 폐플라스틱을 센싱하기 위한 것으로, 이러한 센서(42)는 빛을 감지하여 대상물의 색상을 감지하는 컬러센서로 이루어진다. 이러한 컬러센서는 대상물로부터 반사되는 빛의 색(R,G,B)의 성분 비율에 따라 색상을 감지하는 것으로 이러한 컬러센서는 공지의 것이므로 상세한 설명 및 동작관계는 생략하도록 한다.

상기 분류모듈(43)은 상기 센서(42)가 폐플라스틱의 색상을 감지한 결과값에 따라 동작하면서 폐플라스틱을 색상별로 분류하여 상기 보관함(44)으로 전달하기 위한 것이다.

이를 위한 분류모듈(43)은 상호 이격된 위치에 배치된 다수 개의 분류바(431)와, 상기 센서(42)의 센싱값에 따라 상기 분류바(431)의 위치를 조절하는 구동부(432)를 포함하고, 상기 분류바(431)는, 길이 방향으로 연장된 바(bar) 형태로 이루어지고, 길이 방향 일단이 상기 구동부(432)에 결합되어 상기 분류라인(41)의 상면에서 회전 가능하게 배치된다.

상기 분류바(431)는 길이 방향으로 연장된 바(bar) 형태로 이루어져 상기 분류라인(41)의 상면에서 회전 가능하게 배치되어 상기 보관함(44)의 입구를 개폐한다. 여기서 상기 보관함(44)과 분류바(431)의 개수 및 위치는 폐플라스틱의 처리 용량, 분류 대상용 색상의 개수 등에 따라 변경될 수 있다.

상기 구동부(432)는 상기 센서(42)의 센싱값을 전달 받아 상기 분류바(431)의 회전 각도를 조절하는 동력을 생성 및 제공한다.

이러한 구동부(432)는 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 구동모터와 상기 구동모터와 상기 분류바(431)를 연결하는 기어 또는 벨트 등과 같은 동력전달체를 포함한다.

상기 보관함(44)은 색상별로 분류한 폐플라스틱을 보관하기 위한 것으로 개방된 입구가 구비되며, 입구는 상기 분류바(431)에 의해 개폐된다.

상기와 같이 이루어진 색상분류부(40)는 분류라인으로 인입된 폐플라스틱의 색상을 센서(42)를 통해 감지한 후 분류모듈(43)을 통해 지정된 보관함(44)으로 분류하여 저장한다.

상기 색상분류부(40)를 통해 폐플라스틱을 색상별로 분류하여 다양한 색상으로 3D 조형물을 출력할 수 있어 출력 시간을 줄일 수 있다.

상기 파쇄부(50)는 상기 색상분류부(40)를 통해 색상별로 분류된 폐플라스틱을 일정 크기로 파쇄하기 위한 것으로, 이러한 파쇄부(50)는 폐플라스틱을 1.5~3mm의 크기를 가지도록 파쇄하여 후술하는 용융부(60)로 파쇄한 플라스틱을 전달한다.

이를 위한 파쇄부(50)는 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 파쇄날(51)과 상기 파쇄날(51)을 동작시키기 위한 동력을 생성 및 전달하는 파쇄동력수단(52)을 포함한다. 여기서 상기 파쇄동력수단(52)은 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 구동모터일 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 파쇄날(51)은 폐플라스틱을 파쇄하기 위한 것으로, 다수 개가 상호 간격을 두고 배치되어 파쇄동력수단(52)으로부터 전달된 동력에 의해 회전하면서 폐플라스틱을 파쇄한다.

한편 상기 파쇄부(50)는 다수 개의 상기 보관함(44)에 일대일로 대응하도록 구성되거나 다수 개의 보관함(44)에 대하여 1개의 파쇄부(50)가 대응하도록 구성될 수 있다.

여기서 상기 파쇄부(50)가 다수 개의 보관함에 대응하여 1개로 구성되는 경우 해당 파쇄부(50)는 다수 개의 보관함(44)과 연통되는 부위에 보관함에 저장된 폐플라스틱의 투입을 조절하기 위한 개폐수단이 더 구비된다.

상기 용융부(60)는 상기 파쇄부(50)를 통해 일정 크기로 파쇄한 폐플라스틱을 전달 받아 고온의 열을 이용하여 가열하는 것이며, 상기 압출부(70)는 용융된 폐플라스틱을 외부로 방사하기 위한 것이다.

여기서 상기 용융부(60)는 전달 받은 폐플라스틱을 230~260℃의 온도로 가열하여 용융시키고 용융된 폐플라스틱은 상기 압출부(70)를 통해 압출 방사한다.

이때 상기 용융부의 가열 온도는 전달 받은 폐플라스틱의 종류에 따라 변경 가능함은 물론이다.

그리고 상기 압출부(70)에는 외부로 방사되는 폐플라스틱의 굵기를 조절할 수 있는 가변형 노즐이 더 구비될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치
10 : 투입부
20 : 세척부
21 : 세척탱크 22 : 회전축
23 : 세척바 24 : 배수구
25 : 공기노즐
30 : 건조부
31 : 건조탱크 32 : 히팅수단
33 : 정렬배출수단
331 : 배출라인 332 : 정렬바
40 : 색상분류부
41 : 분류라인 42 : 센서
43 : 분류모듈 44 : 보관함
431 : 분류바 432 : 구동부
50 : 용융부
60 : 압출부

Claims

폐플라스틱이 투입되는 입구와 상기 입구를 개폐하는 출입도어가 구비된 투입부(10);
상기 투입부(10)와 연통되어 투입된 폐플라스틱이 이동하고, 이동한 폐플라스틱을 세척하여 이물질을 제거하는 세척부(20);
이물질이 세척된 폐플라스틱에 남아 있는 세척수를 제거하는 건조부(30);
상기 건조부(30)를 통해 건조된 폐플라스틱을 색상별로 분류 후 보관하는 색상분류부(40);
색상별로 분류된 폐플라스틱을 파쇄하는 파쇄부(50);
파쇄된 폐플라스틱을 용융하는 용융부(60);
상기 용융부(60)와 연결되어 용융된 폐플라스틱을 외부로 배출하는 압출부(70);를 포함하되,
상기 건조부(30)는,
세척탱크(21)의 배출도어와 연통된 입구가 형성되며 내부가 빈 함체 형태로 이루어진 건조탱크(31)와,
상기 건조탱크(31)의 내부 온도를 조절하기 위한 히팅수단(32)과,
건조가 완료된 폐플라스틱을 다음 공정을 위해 정렬하여 배출하는 정렬배출수단(33)을 포함하고,
상기 정렬배출수단(33)은 상기 건조탱크(31)의 하단부에 배치되되 출구측을 향해 점진적으로 하향 경사진 배출라인(331)과, 상기 배출라인(331)에 일정 간격으로 배치되되 상기 배출라인(331)의 폭 방향 양단에서 각각 중앙을 향해 돌출된 정렬바(332)를 포함하고,
상기 색상분류부(40)는,
건조된 폐플라스틱을 정렬하여 일정 속도로 이동시키는 분류라인(41)과,
상기 분류라인(41)에 배치되어 이동하는 폐플라스틱의 색상을 센싱하는 센서(42)와,
상기 센서(42)의 센싱값에 따라 이동하는 폐플라스틱을 분류하는 분류모듈(43)과,
상기 분류모듈(43)을 통해 분류된 폐플라스틱을 보관하는 보관함(44)을 포함하고,
상기 분류모듈(43)은 상호 이격된 위치에 배치된 다수 개의 분류바(431)와, 상기 센서(42)의 센싱값에 따라 상기 분류바(431)의 위치를 조절하는 구동부(432)를 포함하고, 상기 분류바(431)는 길이 방향으로 연장된 바(bar) 형태로 이루어지고, 길이 방향 일단이 상기 구동부(432)에 결합되어 상기 분류라인(41)의 상면에서 회전 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 세척부(20)는,
이동한 폐플라스틱이 인입되는 함체 형상의 세척탱크(21)와,
상기 세척탱크(21)에 배치되되 인가된 전원 및 신호에 의해 회전하는 회전축(22)과,
상기 회전축(22)의 길이 방향을 따라 배치되되 상호 이격된 위치에 배치되며, 폐플라스틱을 세척하기 위한 세척수를 배출하는 배출노즐(231)이 각각 구비된 다수 개의 세척바(23)와,
상기 세척탱크(21)에 구비되어 폐플라스틱을 세척한 세척수를 외부로 배출하기 위한 배수구(24)를 포함한 것을 특징으로 하는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치.
청구항 4에 있어서, 상기 세척바(23)에는,
고압의 공기를 분사하기 위한 공기노즐(25)이 구비된 것을 특징으로 하는 3D프린터용 폐플라스틱을 재활용한 원료의 연속 직공급장치.