KR102481933B1 - Device for recycling carbon fiber reinforced composite - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 탄소섬유복합재 재활용 장치에 대하여 개시한다. 본 발명의 탄소섬유복합재 재활용 장치는, 투입된 탄소섬유복합재에서 수지를 제거하여 탄소섬유를 분리하는 열분해부와, 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유의 방향을 정렬하는 정렬부를 포함한다. 열분해부는 투입된 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하여 수지를 제거하는 원통형 열분해로와, 열분해로를 회전시키는 구동부를 구비한다. 정렬부는 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유를 이송하는 컨베이어부와, 재생 탄소섬유를 진행방향으로 회전시키는 탄소섬유 회전부재를 구비한다. 열분해로는 투입된 탄소섬유복합재를 배출구쪽으로 이송하는 스크류 부재와, 스크류 부재 사이를 연결하는 칸막이 부재를 포함하여 효율적으로 탄소섬유복합재를 재활용할 수 있다.In the present invention, a carbon fiber composite material recycling device is disclosed. The carbon fiber composite material recycling apparatus of the present invention includes a thermal decomposition unit for removing resin from the input carbon fiber composite material to separate carbon fibers, and an alignment unit for aligning the directions of the regenerated carbon fibers transferred from the thermal decomposition unit. The pyrolysis unit includes a cylindrical pyrolysis furnace for heating the input carbon fiber composite material to a high temperature to remove resin, and a drive unit for rotating the pyrolysis furnace. The alignment unit includes a conveyor unit for transporting the regenerated carbon fibers transferred from the pyrolysis unit, and a carbon fiber rotating member for rotating the regenerated carbon fibers in a traveling direction. The pyrolysis furnace can efficiently recycle the carbon fiber composite material by including a screw member for transporting the input carbon fiber composite material toward an outlet and a partition member connecting the screw members.

Description

탄소섬유복합재 재활용 장치{Device for recycling carbon fiber reinforced composite}Carbon fiber composite recycling device {Device for recycling carbon fiber reinforced composite}

본 발명은 탄소섬유복합재 재활용 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소섬유복합재를 열분해로에 투입하여 수지가 제거된 재생 탄소섬유를 얻고, 재생 탄소섬유를 나란히 정렬하고 일정한 크기로 절단하여 재활용하는 장치에 관한 것으로, 열분해로에 스크류 부재를 사용함으로써 빠르게 잔류물이 적은 재생 탄소섬유를 얻을 수 있는 탄소섬유복합재 재활용 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for recycling carbon fiber composites, and more particularly, to an apparatus for inputting carbon fiber composites into a pyrolysis furnace to obtain regenerated carbon fibers from which resin is removed, arranging the regenerated carbon fibers side by side, and cutting them into a certain size for recycling. It relates to a carbon fiber composite material recycling device capable of quickly obtaining regenerated carbon fibers with a small amount of residue by using a screw member in a pyrolysis furnace.

탄소섬유는 탄소가 주성분인 가는 섬유로, 탄소 원자들이 육각고리 결정형태로 붙어있어 매우 강한 물리적 특성을 띠고 있다. 탄소 섬유는 다양한 패턴으로 직조가 가능하고, 수지, 세라믹, 금속 등과 복합재를 형성하면 우수한 성능을 보이므로 주로 탄소섬유 복합재 형태로 사용된다. Carbon fiber is a thin fiber whose main component is carbon, and has very strong physical properties because carbon atoms are attached in the form of hexagonal rings. Since carbon fibers can be woven in various patterns and exhibit excellent performance when composites are formed with resins, ceramics, metals, etc., they are mainly used in the form of carbon fiber composites.

다양한 탄소섬유복합재 또는 탄소섬유 복합소재(Carbon Composites) 중에서, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 강도와 탄성률(강성)이 높은 탄소섬유와 고분자인 수지가 복합된 재료로, 유사한 강성의 초고장력 강판에 비해 중량이 1/2 미만으로 가벼운 장점이 있다. 탄소섬유 복합소재 중 특히 CFRP는 금속을 대체하는 경량화 소재로써, 항공우주, 스포츠레저용품, 풍력발전 블레이드, 자동차 등의 보강재 용도로 최근 사용량이 크게 증가하고 있다.Among various carbon fiber composites or carbon fiber composites, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is a composite material of carbon fiber with high strength and elastic modulus (stiffness) and a polymer resin. It has the advantage of being lightweight with less than 1/2 the weight compared to the Among carbon fiber composite materials, CFRP, in particular, is a lightweight material that replaces metal, and its use has recently increased significantly for use as a reinforcing material for aerospace, sports and leisure products, wind power generation blades, and automobiles.

탄소섬유복합소재(CFRP)는 수지의 열적 특성에 따라 열경화성과 열가소성으로 분류할 수 있다. 한번 가공하면 변형이 불가능하지만, 강도나 내열성에서 우수한 열경화성 CFRP가 많이 사용되고 있다. 이러한 탄소섬유복합재는 사용후 폐기되면 매립이나 고온소각을 하였으나, CFRP의 사용량이 늘어남에 따라 폐기물 처리비용이 상승하고, 탄소섬유의 수요가 공급을 초과하는 상황에서 탄소섬유복합재를 재활용하여 재생 탄소섬유를 얻는 연구가 진행되고 있다.Carbon fiber composite materials (CFRP) can be classified into thermosetting and thermoplastic according to the thermal properties of the resin. Although it cannot be deformed once processed, thermosetting CFRP with excellent strength and heat resistance is widely used. When these carbon fiber composites are discarded after use, they are landfilled or incinerated. Research to obtain is in progress.

탄소섬유 재활용 방법은 열분해와 화학적분해로 나눌 수 있다. 화학적분해의 경우 화학약품을 다루기 어렵거나, 회수된 탄소섬유의 물성저하가 큰 단점이 있을 수 있다. 열분해의 경우 다른 부재료가 필요 없고, 공정이 간단하여 경제성이 높아 많은 기관에서 연구와 실용화가 진행되고 있다. 다만 열분해시 폐기물 발생 및 에너지 낭비와 탄소섬유의 물성 변화가 일어날 수 있어서 계속적인 연구가 진행되고 있다.Carbon fiber recycling methods can be divided into thermal decomposition and chemical decomposition. In the case of chemical decomposition, there may be disadvantages in that it is difficult to handle chemicals or that the physical properties of the recovered carbon fibers are greatly deteriorated. In the case of pyrolysis, there is no need for other auxiliary materials, and the process is simple and economical, so research and commercialization are in progress in many institutions. However, continuous research is being conducted because waste generation and energy waste and changes in physical properties of carbon fiber can occur during pyrolysis.

공개특허공보 제10-2019-0019917호 “탄소 섬유 및/또는 유리 섬유 보강재를 포함하는 복합 재료를 재활용하기 위한 장치 및 상기 장치를 이용한 재활용 방법”(2019년02월27일 공개)에서는 독립적인 공간을 갖는 제1영역, 제2영역 및 제3영역으로 분리된 수평 반응기를 포함하는 탄소 섬유 복합 재료를 재활용하기 위한 장치가 개시된다. 여기에서, 제1영역은 복합 재료를 도입하기 위한 도입구, 복합 재료를 회전시키기 위한 회전 메커니즘 및 기질 분해에 의해 생성된 가스를 위한 제1가스 배출 수단을 추가로 포함하고, 제2영역은 공기 주입구 및 기질 잔류물과 반응하는 공기에의해 생성된 가스를 위한 제2가스 배출 수단을 포함하며, 제3영역은 보강재를 위한 배출구 및 보강재를 냉각시키기 위한 냉각 수단을 포함한다.In Patent Publication No. 10-2019-0019917 “Apparatus for recycling composite materials containing carbon fiber and/or glass fiber reinforcement and recycling method using the device” (published on February 27, 2019), an independent space An apparatus for recycling a carbon fiber composite material including a horizontal reactor separated into a first region, a second region, and a third region having Here, the first zone further includes an inlet for introducing the composite material, a rotation mechanism for rotating the composite material, and a first gas discharge means for gas generated by substrate decomposition, and the second zone is air A second zone includes an inlet and a second gas discharge means for gas produced by the air reacting with substrate residues, and a third zone includes an outlet for the reinforcement and cooling means for cooling the reinforcement.

등록특허공보 제10-2025598호 “탄소섬유복합재 재활용장치”(2019년10월01일 공고)에서는 폐 탄소섬유복합재로 부터 고품질의 길이가 일정한 재활용 탄소섬유들을 원스톱으로 만들어낼 수 있는 탄소섬유복합재 재활용장치를 개시한다. 탄소섬유복합재 재활용장치는 폐 탄소섬유복합재에서 열분해 된 수지가 남아 있지 않게 재활용 탄소섬유직물을 회수하는 탄소섬유직물 회수유닛과, 재활용 탄소섬유직물을 컷팅하여 길이가 일정한 재활용 탄소섬유들을 만들어 내는 탄소섬유직물 컷팅유닛으로 구성된다.Registered Patent Publication No. 10-2025598 “Carbon Fiber Composite Recycling Device” (published on October 1, 2019) is a carbon fiber composite material that can produce high-quality recycled carbon fibers with a constant length from waste carbon fiber composite materials in one-stop Initiate the recycling device. The carbon fiber composite recycling device includes a carbon fiber fabric collection unit that recovers recycled carbon fiber fabrics so that no pyrolyzed resin remains in the waste carbon fiber composite material, and a carbon fiber fabric recovery unit that cuts the recycled carbon fiber fabrics to create recycled carbon fibers with a constant length. It consists of a fabric cutting unit.

일본 특허공보 특허제6556883호 “리사이클 탄소섬유 및 그것을 구비하는 재료”(2019년08월07일 발행)에서는 탄소섬유 함유 수지로부터 열분해에 의해서 재생되는 리사이클 탄소섬유에 대해 개시하고 있다. 개시된 리사이클 탄소섬유를 제조하는 장치는 스크류 형태의 반송 요소와 반송요소 사이의 혼합요소에 의해 CFP 재료를 길이방향으로 강제적으로 반송한다.Japanese Patent Publication No. 6556883 “Recycled carbon fibers and materials containing them” (issued on August 7, 2019) discloses recycled carbon fibers that are regenerated from carbon fiber-containing resins by thermal decomposition. The disclosed apparatus for producing recycled carbon fiber forcibly conveys CFP material in the longitudinal direction by means of a screw-type conveying element and a mixing element between the conveying elements.

일본 특허공보 특허제6630991호 “재생 탄소섬유다발, 재생 탄소섬유, 재생 탄소섬유 밀드의 제조방법 및 재생 탄소섬유다발 제조 장치, 탄소섬유 강화수지 제조 방법, 및 탄소섬유 강화수지 펠릿 제조 방법”(2020년01월15일 발행)에서는 탄소섬유 강화수지를 800℃이상으로 가열하지 않아도, 탄소섬유 강화수지로 포함되어 있었을 때의 형태인 채 탄소섬유 기재를 회수할 수 있고, 회수된 탄소섬유 기재에서 수지 찌꺼기 함유량의 격차를 작게 할 수 있는 재생 탄소섬유의 제조 방법에 대해 개시하고 있다. Japanese Patent Publication No. 6630991 “Regenerated carbon fiber bundle, method for producing regenerated carbon fiber, regenerated carbon fiber mill, and device for producing regenerated carbon fiber bundle, method for manufacturing carbon fiber reinforced resin, and method for manufacturing carbon fiber reinforced resin pellets” (2020 issued on January 15, 2015), it is possible to recover the carbon fiber base material in the same form as when it was included in the carbon fiber reinforced resin, even if the carbon fiber reinforced resin is not heated to 800 ° C or higher, and the resin is recovered from the recovered carbon fiber base material. Disclosed is a method for producing regenerated carbon fibers capable of reducing the variation in the content of remnants.

공개특허공보 제10-2019-0019917호 “탄소 섬유 및/또는 유리 섬유 보강재를 포함하는 복합 재료를 재활용하기 위한 장치 및 상기 장치를 이용한 재활용 방법”(2019년02월27일 공개)Publication No. 10-2019-0019917 “Apparatus for recycling composite materials containing carbon fiber and/or glass fiber reinforcement and recycling method using the device” (published on February 27, 2019) 등록특허공보 제10-2025598호 “탄소섬유복합재 재활용장치”(2019년10월01일 공고)Registered Patent Publication No. 10-2025598 “Carbon Fiber Composite Recycling Device” (Announced on October 1, 2019) 일본 특허공보 특허제6556883호 “리사이클 탄소섬유 및 그것을 구비하는 재료”(2019년08월07일 발행)Japanese Patent Publication No. 6556883 “Recycled carbon fiber and materials comprising the same” (issued on August 07, 2019) 일본 특허공보 특허제6630991호 “재생 탄소섬유다발, 재생 탄소섬유, 재생 탄소섬유 밀드의 제조방법 및 재생 탄소섬유다발 제조 장치, 탄소섬유 강화수지 제조 방법, 및 탄소섬유 강화수지 펠릿 제조 방법”(2020년01월15일 발행)Japanese Patent Publication No. 6630991 “Regenerated carbon fiber bundle, method for producing regenerated carbon fiber, regenerated carbon fiber mill, and device for producing regenerated carbon fiber bundle, method for manufacturing carbon fiber reinforced resin, and method for manufacturing carbon fiber reinforced resin pellets” (2020 Issued on January 15, 2015)

본 발명의 목적은, 수지 잔류물이 적은 재생 탄소섬유를 효율적으로 얻을 수 있는 탄소섬유복합재 재활용 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a carbon fiber composite material recycling apparatus capable of efficiently obtaining regenerated carbon fibers with a small amount of resin residue.

본 발명의 다른 목적은, 재생 탄소섬유를 분해하여 나란히 정렬할 수 있는 탄소섬유복합재 재활용 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber composite recycling device capable of disassembling and arranging regenerated carbon fibers.

본 발명의 또다른 목적은, 길이가 일정한 재생 탄소섬유를 얻을 수 있는 탄소섬유복합재 재활용 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber composite material recycling device capable of obtaining regenerated carbon fibers having a constant length.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 목적을 이루기 위한 하나의 양태에 따르면, 탄소섬유복합재 재활용 장치는, 투입된 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하여 수지를 제거하여 탄소섬유를 분리하는 원통형 열분해로와, 상기 열분해로를 회전시키는 구동부를 구비하는 열분해부; 및 상기 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유를 이송하는 컨베이어부와, 상기 재생 탄소섬유를 컨베이어부의 진행방향으로 회전시키는 탄소섬유 회전부재를 구비하며, 상기 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유의 방향을 정렬하는 정렬부를 포함한다.According to one aspect for achieving the above object, a carbon fiber composite material recycling apparatus includes a cylindrical pyrolysis furnace for heating the input carbon fiber composite material to a high temperature to remove resin to separate carbon fibers, and a driving unit for rotating the pyrolysis furnace Thermal decomposition unit to; and a conveyor unit for transporting the regenerated carbon fibers delivered from the pyrolysis unit, and a carbon fiber rotating member for rotating the regenerated carbon fibers in a moving direction of the conveyor unit, wherein the directions of the regenerated carbon fibers delivered from the pyrolysis unit are aligned. It includes an alignment unit that

상기 열분해로는, 원통 측면의 벽면에서 내부로 돌출되고 중앙부는 비어있는 형상을 하며, 투입된 탄소섬유복합재를 배출구쪽으로 이송하는 스크류 부재 및 원통 측면의 벽면에서 내부로 돌출되고 상기 스크류 부재 사이를 연결하는 칸막이 부재를 포함한다.The pyrolysis furnace protrudes inward from the wall of the side of the cylinder, has a hollow central portion, and protrudes inward from the wall of the side of the cylinder and connects between the screw member for conveying the injected carbon fiber composite material to the discharge port and the screw member Including partition members.

상기 열분해로는, 원통 측면의 벽면에 원주방향의 폭이 길이방향의 폭보다 더 큰 장공형으로 형성된 배출공을 더 포함할 수 있다.The pyrolysis furnace may further include a discharge hole formed in a long hole shape having a width in a circumferential direction greater than a width in a longitudinal direction on a wall surface of a side surface of the cylinder.

상기 탄소섬유 회전부재는, 갈퀴형태의 돌기를 구비하고 서로 반대방향으로 회전하며 재생탄소섬유를 상기 컨베이어부의 진행방향으로 정렬하는 한쌍의 회전판을 포함할 수 있다.The carbon fiber rotating member may include a pair of rotating plates having rake-shaped projections and rotating in opposite directions to align the recycled carbon fibers in the moving direction of the conveyor unit.

상기 탄소섬유 회전부재는, 갈퀴형태의 돌기를 구비하고 서로 반대방향으로 회전하며 재생탄소섬유를 상기 컨베이어부의 진행방향으로 정렬하는 한쌍의 체인을 포함할 수 있다.The carbon fiber rotating member may include a pair of chains having protrusions in the form of rake, rotating in opposite directions to each other, and aligning the regenerated carbon fibers in the moving direction of the conveyor unit.

상기 정렬부는, 상기 컨베이어부의 배출구에 재생 탄소섬유의 이동방향을 정렬하는 복수의 쐐기형 가이드를 더 포함할 수 있다.The aligning unit may further include a plurality of wedge-shaped guides for aligning the moving direction of the recycled carbon fibers to the outlet of the conveyor unit.

상기 탄소섬유복합재 재활용 장치는, 재생 탄소섬유를 일정 간격으로 절단하는 칼날과, 상기 칼날을 상하이동 시키는 동작부를 구비하는 절단부 및 상기 절단부에서 일정 크기로 절단된 재생 탄소섬유를 모으는 수거부를 더 포함할 수 있다.The carbon fiber composite recycling device further includes a cutting unit having a blade for cutting the regenerated carbon fibers at regular intervals, an operation unit for moving the blade up and down, and a collecting unit for collecting the regenerated carbon fibers cut to a predetermined size in the cutting unit. can do.

본 발명에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치는, 빠르게 수지 잔류물이 적은 재생 탄소섬유를 얻을 수 있다.The carbon fiber composite material recycling apparatus according to the present invention can quickly obtain regenerated carbon fibers with less resin residue.

본 발명에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치는, 재생 탄소섬유를 분해하여 나란히 정렬할 수 있다.The carbon fiber composite material recycling apparatus according to the present invention can decompose and arrange the regenerated carbon fibers side by side.

본 발명에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치는, 길이가 일정한 재생 탄소섬유를 얻을 수 있다.The carbon fiber composite material recycling apparatus according to the present invention can obtain regenerated carbon fibers having a constant length.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 열분해부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 열분해로의 구성을 나타내는 절개사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 정렬부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 탄소섬유 회전부재의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 쐐기형 가이드를 나타내는 평면도이다.
1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the configuration of a thermal decomposition unit of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cutaway perspective view showing the configuration of a pyrolysis furnace of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing the configuration of an alignment unit of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view showing the configuration of a carbon fiber rotating member of a carbon fiber composite material recycling device according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing a wedge-shaped guide of the carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 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 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 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 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the description below. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete, and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numbers indicate like elements throughout the specification. Meanwhile, terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements in which a stated component, step, operation, and/or element is present. or do not rule out additions.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치는 열분해부(130)와 정렬부(150)를 포함한다. 필요에 따라 투입부(110), 절단부(170), 수거부(190) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for recycling a carbon fiber composite material according to an embodiment of the present invention includes a thermal decomposition unit 130 and an alignment unit 150. An input unit 110, a cutting unit 170, a collection unit 190, and the like may be included as needed.

투입부(110)를 통해서 열분해부(130)로 탄소섬유복합재를 투입할 수 있다. 열분해부(130)는 투입된 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하여 수지를 제거하여 탄소섬유를 분리한다. 탄소섬유복합재는 탄소섬유와 수지의 복합체이다. 수지의 융점 이상의 고온으로 가열하는 경우, 수지는 녹아 분리되어 흐르거나 연소하여 기체로 확산된다.The carbon fiber composite material may be introduced into the pyrolysis unit 130 through the input unit 110 . The thermal decomposition unit 130 heats the introduced carbon fiber composite material to a high temperature to remove the resin to separate the carbon fibers. Carbon fiber composites are composites of carbon fibers and resins. When heated to a high temperature higher than the melting point of the resin, the resin melts and separates and flows or burns and diffuses into a gas.

정렬부(150)는 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유의 방향을 정렬한다. 탄소섬유는 가로 세로로 겹쳐 있는 경우가 대부분이므로, 정렬부를 통과하면서 모두 한방향이 되도록 조정한다.The aligning unit 150 aligns the direction of the regenerated carbon fibers transferred from the pyrolysis unit. Since most of the carbon fibers are overlapped horizontally and vertically, they are adjusted so that they are all in one direction while passing through the alignment part.

절단부(170)는 정렬된 재생 탄소섬유를 일정 간격으로 절단할 수 있다. 수거부(190)는 절단된 재생 탄소섬유를 재활용하기 위하여 모아둘 수 있다.The cutting unit 170 may cut the aligned regenerated carbon fibers at regular intervals. The collection unit 190 may collect the cut regenerated carbon fibers for recycling.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 열분해로의 구성을 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing the configuration of a pyrolysis furnace of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

열분해부(130)는 열분해로(210)와 열분해로 구동부를 포함하며, 투입된 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하여 수지를 제거하여 탄소섬유를 분리한다.The pyrolysis unit 130 includes a pyrolysis furnace 210 and a pyrolysis furnace driver, and separates the carbon fibers by heating the input carbon fiber composite material to a high temperature to remove the resin.

열분해로(210)는 투입된 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하는 로(furnace)이다. 열분해로(210)는 내부의 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하여 수지를 제거하여 탄소섬유를 분리할 수 있다. 열분해로(210)는 전체적으로 원통형 외관을 가진다.The thermal decomposition furnace 210 is a furnace for heating the input carbon fiber composite material to a high temperature. The thermal decomposition furnace 210 may separate the carbon fibers by heating the carbon fiber composite material therein to a high temperature to remove the resin. The pyrolysis furnace 210 has an overall cylindrical appearance.

열분해로 구동부는 열분해로(210)를 회전시킨다. 열분해로 구동부는 열분해로의 외경 또는 좌우 선단의 돌출부위에 직접연결 또는 벨트, 체인 등을 통하여 간접연결한 후 전동기(Motor)를 이용하여 회전시킬 수 있다.The pyrolysis furnace drive unit rotates the pyrolysis furnace 210 . The pyrolysis furnace drive unit may be directly connected to the outer diameter of the pyrolysis furnace or the protruding parts of the left and right ends or indirectly connected through a belt, chain, etc., and then rotated using a motor.

한편, 열분해로 구동부를 전동기로 회전할 수 있는 두개이상의 봉으로 구성할 수 있다. 봉 위에 열분해로를 올려놓고 전동기로 하나 이상의 봉을 회전시키면 봉 위에 올려진 열분해로(210)를 회전시킬 수 있다.On the other hand, the pyrolysis furnace driving unit can be composed of two or more rods that can be rotated by an electric motor. When the pyrolysis furnace is placed on the rod and one or more rods are rotated by an electric motor, the pyrolysis furnace 210 placed on the rod may be rotated.

열분해로(210)는, 원통 측면의 벽면(220)에 장공형으로 형성된 배출공(250);을 더 포함한다. 열분해로(210)가 충분히 가열되는 경우, 내부의 탄소섬유복합재의 수지가 녹아서 흘러나오는 경우 배출공을 통해 아래쪽으로 배출될 수 있고, 수지가 연소되어 기체가 배출되는 경우에는 배출공을 통해 위쪽으로 배출될 수 있다. The pyrolysis furnace 210 further includes a discharge hole 250 formed in a long hole shape on the wall surface 220 on the side of the cylinder. When the thermal decomposition furnace 210 is sufficiently heated, when the resin of the carbon fiber composite material melts and flows out, it can be discharged downward through the discharge hole, and when the resin is burned and gas is discharged, upward through the discharge hole. may be discharged.

열분해로(210)가 회전하는 경우 탄소섬유복합체는 원통의 길이방향으로 정렬되므로, 분리된 수지의 배출은 용이하고 잔류하는 탄소섬유는 배출되지 않도록, 배출공(250)은 회전방향 즉 원주방향의 폭이 원통의 길이방향의 폭보다 더 큰 장공형을 하는 것이 바람직하다. When the pyrolysis furnace 210 rotates, the carbon fiber composites are aligned in the longitudinal direction of the cylinder, so that the separated resin is easily discharged and the remaining carbon fibers are not discharged. It is preferable to make a long hole shape whose width is larger than the width of a cylinder in the longitudinal direction.

열분해로(210) 좌우측 투입구(230)와 배출구(270)에 개폐부재를 설치하여 외부로 열이 손실되는 것을 방지할 수 있다. 투입구(230) 쪽 개폐부재에 가스 공급관을, 배출구(270) 쪽 개폐부재에 가스 배기관을 설치할 수 있다. 가스 공급관을 통하여 열분해로(210) 내부에 질소를 공급하는 경우, 열분해로(210) 내부는 질소 분위기를 유지할 수 있어서 탄소섬유의 변화를 줄일 수 있다. 필요한 경우 탄소섬유의 활성화를 위해 가열시간과 공급 가스의 조성을 바꿀 수 있다.Heat loss to the outside can be prevented by installing opening and closing members in the left and right inlets 230 and outlets 270 of the pyrolysis furnace 210 . A gas supply pipe may be installed on the opening/closing member on the inlet 230 side and a gas exhaust pipe may be installed on the opening/closing member on the outlet 270 side. When nitrogen is supplied to the inside of the pyrolysis furnace 210 through the gas supply pipe, a nitrogen atmosphere can be maintained inside the pyrolysis furnace 210, so that changes in carbon fibers can be reduced. If necessary, the heating time and the composition of the supplied gas can be changed to activate the carbon fiber.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 열분해로의 내부 구성을 나타내는 절개사시도이다. 3 is a cut-away perspective view showing the internal configuration of a pyrolysis furnace of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 열분해로(210) 중앙부의 원통형 벽면 일부를 절개하여 열분해로(210) 내부를 도시하였다. 열분해로(210)는, 스크류 부재(330)와 칸막이 부재(350)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the interior of the thermal decomposition furnace 210 is shown by cutting a portion of the cylindrical wall surface at the center of the thermal decomposition furnace 210 . The pyrolysis furnace 210 includes a screw member 330 and a partition member 350 .

스크류 부재(330)는 원통 측면의 벽면(220)에서 내부로 돌출되고 중앙부는 비어있는 형상을 한다. 열분해로(210)가 회전하는 경우, 스크류 부재(330)에 의해 투입된 탄소섬유복합재를 배출구쪽으로 조금씩 이송할 수 있다.The screw member 330 protrudes inward from the wall 220 on the side of the cylinder and has a hollow central portion. When the pyrolysis furnace 210 rotates, the carbon fiber composite material injected by the screw member 330 may be gradually transferred toward the discharge port.

칸막이 부재(350)는 원통 측면의 벽면(220)에서 내부로 돌출되고 스크류 부재 사이를 연결한다. 열분해로(210)로 투입된 탄소섬유복합재는 스크류 부재(330)와 칸막이 부재(350) 사이에 적재된 상태로 가열되고, 탄소섬유복합재의 수지는 점점 녹거나 연소된다. 도 3에서 칸막이 부재(350)는 일부만 도시하였다.The partition member 350 protrudes inwardly from the wall 220 on the side of the cylinder and connects the screw members. The carbon fiber composite material introduced into the pyrolysis furnace 210 is heated while being loaded between the screw member 330 and the partition member 350, and the resin of the carbon fiber composite material is gradually melted or burned. In FIG. 3 , only a part of the partition member 350 is shown.

열분해로(210)가 조금씩 회전하는 경우, 내부의 탄소섬유복합재는 스크류 부재(330)에 의해 조금씩 배출구(270) 쪽으로 이동하며, 칸막이 부재(350)에 의해 원주상에서 상승하게 된다. 스크류 부재(330) 내부가 비어있기 때문에, 칸막이 부재(350)에 의해 상승하던 탄소섬유복합재는 중력에 의해 아래쪽으로 떨어지게 된다. 이때 탄소섬유 복합재는 아래쪽 원통 벽면(220) 또는 아래쪽에 쌓여 있는 탄소섬유복합재와 부딪혀 충격을 받는다. When the pyrolysis furnace 210 rotates little by little, the carbon fiber composite material inside moves little by little toward the outlet 270 by the screw member 330 and rises on the circumference by the partition member 350. Since the inside of the screw member 330 is empty, the carbon fiber composite material that was raised by the partition member 350 falls downward due to gravity. At this time, the carbon fiber composite material collides with the lower cylindrical wall surface 220 or the carbon fiber composite material piled on the lower side and receives an impact.

위쪽에서 타격한 탄소섬유복합재와 아래쪽에서 타격을 받은 탄소섬유복합재 모두 충격에 의해 부착된 수지를 털어내는 효과가 있다. 즉 회전하는 열분해로(210) 내부의 중앙이 비어있는 스크류 부재(330)와 스크류 부재를 연결하는 칸막이 부재(350)에 의해 탄소섬유복합재에서 보다 빠르고 효과적으로 수지를 분리하여 잔류물이 적은 재생 탄소섬유를 얻을 수 있다.Both the carbon fiber composite hit from the top and the carbon fiber composite hit from the bottom have the effect of shaking off the attached resin by impact. That is, by the partition member 350 connecting the screw member 330 with an empty center inside the rotating pyrolysis furnace 210 and the screw member, the resin is separated from the carbon fiber composite material more quickly and effectively, and the regenerated carbon fiber with less residue is used. can be obtained.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 정렬부의 구성을 나타내는 모식도이다. 4 is a schematic diagram showing the configuration of an alignment unit of a carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

정렬부(150)는 컨베이어부(400)와 탄소섬유 회전부재(500)를 포함한다.The alignment unit 150 includes a conveyor unit 400 and a carbon fiber rotating member 500.

컨베이어부(400)는 컨베이어 벨트(410), 컨베이어 회전축(470), 종동축(460), 구동모터(490)를 포함한다. 열분해로(210)에서 수지가 분리된 재생 탄소섬유(450)는 정렬부의 컨베이어 벨트(410) 위에서 이동한다.The conveyor unit 400 includes a conveyor belt 410, a conveyor rotation shaft 470, a driven shaft 460, and a driving motor 490. The regenerated carbon fibers 450 from which the resin is separated in the pyrolysis furnace 210 move on the conveyor belt 410 of the alignment unit.

열분해부(130)로부터 전달된 재생 탄소섬유의 방향을 컨베이어 진행방향으로 회전시켜 정렬하기 위해서 컨베이어 벨트 상부 또는 하부에 탄소섬유 회전부재(500)를 구비할 수 있다.A carbon fiber rotating member 500 may be provided above or below the conveyor belt in order to rotate and align the direction of the regenerated carbon fiber delivered from the pyrolysis unit 130 in the conveyor moving direction.

도 4를 참조하면, 컨에이어 벨트(410) 상부에 탄소섬유 회전부재(500)가 있으며, 탄소섬유 회전부재(500)의 돌기가 탄소섬유에 충분히 닿을 수 있도록 컨베이어 벨트에는 일정 간격으로 홈(430)을 구비할 수 있다. 도 4에는 탄소섬유 회전부재(500)가 컨베이어 벨트(410) 상부에 위치하도록 나타나 있으나, 탄소섬유 회전부재(500)를 컨베이어 벨트(410) 아래쪽에 설치하여 재생 탄소섬유를 정렬하는 것도 가능하다.Referring to FIG. 4, there is a carbon fiber rotating member 500 on the top of the conveyor belt 410, and the conveyor belt has grooves ( 430) may be provided. 4, the carbon fiber rotating member 500 is shown to be positioned above the conveyor belt 410, but it is also possible to arrange the recycled carbon fibers by installing the carbon fiber rotating member 500 below the conveyor belt 410.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 탄소섬유 회전부재의 구성을 나타내는 모식도이다. 5 is a schematic view showing the configuration of a carbon fiber rotating member of a carbon fiber composite material recycling device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 탄소섬유 회전부재(500)는 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 회전판인 왼쪽 회전판(510)과 오른쪽 회전판(520)을 포함한다. 왼쪽의 회전판(510)은 시계방향으로 회전하며, 위쪽으로 향하는 갈퀴형태의 돌기(515)를 구비한다. 오른쪽의 회전판(520)은 왼쪽과 반대방향인 반시계방향으로 회전하며, 아래쪽으로 향하는 갈퀴형태의 돌기(525)를 구비한다. 이러한 구성에 의해서 탄소섬유 회전부재(500)는, 갈퀴형태의 돌기를 구비하고 서로 반대방향으로 회전하며 재생탄소섬유를 상기 컨베이어부의 진행방향으로 정렬하는 한쌍의 회전판을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the carbon fiber rotating member 500 includes a left rotating plate 510 and a right rotating plate 520 which are a pair of rotating plates rotating in opposite directions. The rotating plate 510 on the left rotates clockwise and has a rake-shaped protrusion 515 facing upward. The rotation plate 520 on the right side rotates in a counterclockwise direction, which is opposite to the left side, and has a rake-shaped protrusion 525 pointing downward. With this configuration, the carbon fiber rotating member 500 may include a pair of rotating plates having rake-shaped protrusions, rotating in opposite directions, and aligning the recycled carbon fibers in the moving direction of the conveyor unit.

도 5를 참조하면, 재생 탄소섬유는 컨베이어 벨트의 이동방향에 나란한 재생 탄소섬유(540)와 컨베이어 벨트의 이동방향과 수직으로 정렬된 재생 탄소섬유(550)가 있다. 컨베이어 벨트의 이동방향과 수직으로 정렬된 재생 탄소섬유(550)는 시계방향으로 회전하는 왼쪽 회전판(510)에 의해서 왼쪽이 진행방향의 반대방향으로 이동하고, 반시계방향으로 회전하는 오른쪽 회전판(520)에 의해 오른쪽이 진행방향으로 이동하여, 전체적으로 재생 탄소섬유(555)는 진행방향을 향해 기울어지게 된다.Referring to FIG. 5 , the regenerated carbon fibers include regenerated carbon fibers 540 parallel to the moving direction of the conveyor belt and regenerated carbon fibers 550 aligned perpendicularly to the moving direction of the conveyor belt. The recycled carbon fibers 550 aligned perpendicularly to the moving direction of the conveyor belt are moved in the opposite direction to the moving direction by the left rotary plate 510 rotating clockwise, and the right rotary plate 520 rotating counterclockwise. ), the right side moves in the forward direction, and the regenerated carbon fiber 555 as a whole is inclined toward the forward direction.

탄소섬유 회전부재(500)는, 갈퀴형태의 돌기를 구비하고 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 체인으로 구성할 수 있다. 탄소섬유 회전부재(500)를 체인으로 구성하는 경우 갈퀴형태의 돌기가 탄소섬유와 접하는 시간이 길어져 방향을 정렬하는 구간이 길어지므로 보다 정확하게 재생 탄소섬유의 정렬을 할 수 있다.The carbon fiber rotating member 500 may be composed of a pair of chains having protrusions in the form of rake and rotating in opposite directions to each other. When the carbon fiber rotating member 500 is configured as a chain, the length of time that the rake-shaped protrusions come into contact with the carbon fibers lengthens the aligning period, so that the regenerated carbon fibers can be more accurately aligned.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유복합재 재활용 장치의 쐐기형 가이드를 나타내는 평면도이다.6 is a plan view showing a wedge-shaped guide of the carbon fiber composite material recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.

정렬부(150)는 컨베이어 벨트의 좌우에 가이드(630)를 구비하여 재생 탄소섬유(610)의 이동을 안내할 수 있다. The alignment unit 150 may guide the movement of the recycled carbon fibers 610 by providing guides 630 on the left and right sides of the conveyor belt.

정렬부(150)는 컨베이어 벨트(410)의 배출구 위치에 재생 탄소섬유의 이동방향을 정렬하는 복수의 쐐기형 가이드(650)를 더 포함할 수 있다. 쐐기형 가이드의 입구부(640)는 넓은 반면에 출구부(660)는 좁아서, 재생 탄소섬유가 다음 공정인 절단부(170)로 정렬된 상태로 전달될 수 있다.The aligning unit 150 may further include a plurality of wedge-shaped guides 650 for aligning the moving direction of the recycled carbon fibers at the outlet of the conveyor belt 410 . The inlet 640 of the wedge-shaped guide is wide while the outlet 660 is narrow, so that the recycled carbon fibers can be delivered in an aligned state to the cutting section 170, which is the next process.

절단부(170)는 재생 탄소섬유를 일정 간격으로 절단하는 칼날과, 칼날을 상하이동 시키는 동작부를 포함한다. 정렬부(150)에서 나란히 정렬된 재생 탄소섬유를 일정한 주기로 절단부(170)에서 절단하면, 일정한 크기의 재생 탄소섬유를 얻을 수 있다.The cutting unit 170 includes a blade for cutting the regenerated carbon fiber at regular intervals and an operation unit for moving the blade up and down. When the regenerated carbon fibers aligned side by side in the aligning unit 150 are cut at the cutting unit 170 at regular intervals, regenerated carbon fibers having a certain size can be obtained.

수거부(190)는 절단부(170)에서 일정 크기로 절단된 재생 탄소섬유는 모은다. 절단된 재생 탄소섬유의 보다 정확한 분급을 위하여 수거부(190)에 메쉬크기가 다른 체를 사용할 수 있다.The collecting unit 190 collects the regenerated carbon fibers cut to a certain size in the cutting unit 170. For more accurate classification of the cut regenerated carbon fibers, sieves having different mesh sizes may be used in the collecting unit 190.

130 : 열분해부(130) 150 : 정렬부(150)
170 : 절단부(170) 190 : 수거부(190)
210 : 열분해로(210) 220 : 벽면(220)
250 : 배출공(250)
330 : 스크류 부재(330) 350 : 칸막이 부재(350)
400 : 컨베이어부(400)
500 : 탄소섬유 회전부재(500) 510 : 회전판(510)
650 : 쐐기형 가이드(650)
130: pyrolysis unit 130 150: alignment unit 150
170: cutting part 170 190: collecting part 190
210: pyrolysis furnace (210) 220: wall surface (220)
250: discharge hole (250)
330: screw member 330 350: partition member 350
400: conveyor unit 400
500: carbon fiber rotating member (500) 510: rotating plate (510)
650: wedge-shaped guide (650)

Claims (6)

투입된 탄소섬유복합재를 고온으로 가열하여 수지를 제거하여 탄소섬유를 분리하는 원통형 열분해로와, 상기 열분해로를 회전시키는 구동부를 구비하는 열분해부; 및
상기 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유를 이송하는 컨베이어부와, 상기 재생 탄소섬유를 컨베이어부의 진행방향으로 회전시키는 탄소섬유 회전부재를 구비하며, 상기 열분해부로부터 전달된 재생 탄소섬유의 방향을 정렬하는 정렬부;를 포함하고,
상기 열분해로는,
원통 측면의 벽면에서 내부로 돌출되고 중앙부는 비어있는 형상을 하며, 투입된 탄소섬유복합재를 배출구쪽으로 이송하는 스크류 부재;
원통 측면의 벽면에서 내부로 돌출되고 상기 스크류 부재 사이에 연결되도록 형성되어, 열분해로의 회전에 의해 가열된 탄소섬유복합재를 원주상에서 상승시킨 후 중앙부로 떨어뜨려 탄소섬유와 수지를 분리시키는 칸막이 부재; 및
원통 측면의 벽면에 원주방향의 폭이 길이방향의 폭보다 더 큰 장공형으로 형성된 배출공;을 포함하며,
상기 탄소섬유 회전부재는, 갈퀴형태의 돌기를 구비하고 서로 반대방향으로 회전하며 컨베이어 벨트 상부에 위치하여, 재생탄소섬유를 상기 컨베이어부의 진행방향으로 회전시켜 컨베이어 진행방향으로 정렬시키는 한쌍의 회전판;을 포함하며,
상기 정렬부는, 상기 컨베이어부의 배출구에 재생 탄소섬유의 이동방향을 정렬하는 복수의 쐐기형 가이드;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 탄소섬유복합재 재활용 장치.
a pyrolysis unit including a cylindrical pyrolysis furnace for heating the input carbon fiber composite material to a high temperature to remove resin to separate the carbon fibers, and a driving unit for rotating the pyrolysis furnace; and
A conveyor unit for transporting the regenerated carbon fibers delivered from the pyrolysis unit, and a carbon fiber rotating member for rotating the regenerated carbon fibers in the direction of the conveyor unit, and aligning the direction of the regenerated carbon fibers delivered from the pyrolysis unit Including; alignment unit;
In the pyrolysis furnace,
a screw member protruding inward from the side wall of the cylinder, having a hollow central portion, and conveying the injected carbon fiber composite material toward the discharge port;
Partition members protruding inward from the side wall of the cylinder and connected between the screw members to separate the carbon fibers from the resin by raising the carbon fiber composite material heated by the rotation of the pyrolysis furnace on the circumference and then dropping it to the central part; and
A discharge hole formed in the shape of a long hole having a width in a circumferential direction greater than a width in a longitudinal direction on a wall of a side surface of the cylinder;
The carbon fiber rotating member has protrusions in the form of a rake, rotates in opposite directions to each other, and is located above the conveyor belt. contains,
The aligning unit further includes a plurality of wedge-shaped guides for aligning the moving direction of the recycled carbon fiber to the outlet of the conveyor unit.
Characterized in that the carbon fiber composite material recycling device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
재생 탄소섬유를 일정 간격으로 절단하는 칼날과, 상기 칼날을 상하이동 시키는 동작부를 구비하는 절단부; 및
상기 절단부에서 일정 크기로 절단된 재생 탄소섬유를 모으는 수거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유복합재 재활용 장치.
According to claim 1,
a cutting unit having a blade for cutting the regenerated carbon fiber at regular intervals and an operating unit for moving the blade up and down; and
The carbon fiber composite material recycling device further comprising a; collection unit for collecting the regenerated carbon fibers cut to a predetermined size in the cutting unit.
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