KR102487761B1 - 폐비닐 용융시스템 및 이를 이용한 재활용품 제조 시스템과 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수거된 폐비닐을 별도의 선별, 절단 또는 파쇄, 세척, 건조 과정 없이 수거된 상태 그대로 용융시켜 정화조, 배수로 등과 같은 재활용품을 생산하는데 이용될 수 있는 폐비닐 용융시스템 및 이를 이용한 재활용품 제조 방법과 제조 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 수거된 형태의 폐비닐을 제1압출기의 제1투입부로 이송하는 이송부; 상기 폐비닐을 용융, 혼합하는 제1압출기; 제1압출기로부터 압출된 압출물을 2차로 용융, 혼합하는 제2압출기; 제2압출기로부터 배출된 압출물을 3차로 용융하여 용융물 덩어리를 제조하는 제3압출기;를 포함하며, 상기 제3압출기는 주스크루와 보조스크루가 함께 작동하는 이축압출기부와 주스크루가 단독으로 작동하는 일축압출기부를 포함한다.
본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 상기 제1투입부에 이송부로부터 이송된 폐비닐을 제1이축압출기의 제1,2스크루 사이로 투입하기 위한 제1가이딩스크루를 더 포함하며, 상기 제1가이딩스크루의 축은 제1이축압출기의 압출방향과 동일한 방향으로, 제1이축압출기의 측면에서 보았을 때 상기 제1이축압출기의 제1,2스크루 축방향과 예각을 이루도록, 제1이축압출기의 상면에서 보았을 때 제1이축압출기의 제1,2스크루 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

폐비닐 용융시스템 및 이를 이용한 재활용품 제조 시스템과 제조 방법{The waste vinyl melting system, and the manufacturing system and method for recycled products using the melting system}

본 발명은 폐비닐을 재활용하기 위한 용융시스템에 관한 것으로, 특히 수거된 폐비닐을 별도의 선별, 절단 또는 파쇄, 세척, 건조 과정 없이 수거된 상태 그대로 용융시켜 정화조, 배수로, 우수받이, 이중맨홀 등과 같은 재활용품을 생산하는 데 이용될 수 있는 폐비닐 용융시스템 및 이를 이용한 재활용품 제조 방법과 제조 시스템에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래의 기술을 구성하는 것은 아니다.

우리나라는 급속한 경제 성장과 산업의 발달로 국민의 생활 수준은 향상되었지만 이에 따라 생활 및 산업 폐기물이 급격히 증가하고 있다. 이러한 생활 및 산업 폐기물 중 합성 플라스틱의 한 종류인 비닐은 현대 사회에서 가장 보편적으로 사용되는 생활용품으로, 매우 다양한 용도로 광범위하게 사용되고 있다. 이는 사용이 편리하고 가격이 저렴할 뿐만 아니라 다양한 형태, 다양한 기능으로 가공이 가능하기 때문이다.

이러한 편리함 때문에 비닐은 상품의 포장용에서부터 비닐하우스를 덮어씌우는 덮개와 땅바닥에 깔아 보온, 보습, 잡초 방지 등의 역할을 하는 멀칭 필름 등에 이르기까지 다양한 분야에 걸쳐서 사용되고 있다.

포장재 비닐은 저렴한 가격으로 인해 다양하게 사용되고 있기는 하지만 그로 인해 쉽게 버려지는 경우도 많아서 전술한 바와 같이 생활 쓰레기 및 산업 폐기물 문제를 초래할 뿐만 아니라, 합성 플라스틱의 한 종류이기 때문에 토양에 묻혀도 거의 썩지 않는 등 심각한 환경 오염을 유발하는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 도시 지역뿐만 아니라 농촌 지역 등에서도 폐비닐을 별도 수거하여 이를 재활용하고자 하는 노력이 시행되고 있다.

특히, 농촌 지역에서 주로 발생되는 멀칭 필름과 같은 폐비닐은 비교적 그 원재료가 균일하여 수거와 세척이 적절히 이루어진다면 비교적 재활용이 쉽다.

공개특허공보 제10-2015-0010061호에는 농촌 지역에서 발생하는 폐비닐을 절단, 세척, 건조한 다음 이를 용융시켜 재활용이 가능한 펠렛을 제조하기 위한 폐비닐을 이용한 펠렛 제조 장치에 대하여 기재하고 있다.

하지만 폐비닐을 절단, 세척, 건조하는 과정은 많은 에너지가 소비되고 세척수와 같은 새로운 오염원이 발생한다는 문제가 있다. 그리고 도심에서 주로 수거되는 생활용 폐비닐은 워낙 많은 종류의 제품으로부터 발생하므로 여러 가지 종류의 포장재(비닐)가 혼합되어 있을 수밖에 없고 폐비닐과 함께 각종 생활 쓰레기 등이 함께 버려지기 쉽다. 따라서 생활용품으로부터 발생되는 폐비닐을 종류별로 선별하고 이를 세척하여 용융 재활용하는 것은 쉽지 않다.

더욱이, 절단, 분쇄/파쇄된 폐비닐은 중량에 비해 큰 부피를 가질 수밖에 없으며, 부피가 큰 폐비닐 분쇄물을 압출기와 같은 용융 장치로 투입하는 것은 어렵다.

등록특허공보 제10-1147647호에는 파쇄된 폐비닐을 압출기에 투입하기 위하여 호퍼와 별도로 비닐 칩을 강제로 투입하기 위한 비닐 칩 강제 공급부를 포함하는 폐비닐 재생용 압출기에 관하여 기재하고 있다.

하지만 상기한 폐비닐 재생용 압출기 역시 파쇄된 폐비닐 칩을 이용하는 것으로 수거된 폐비닐을 절단, 분쇄와 같은 별도의 처리 공정 없이 재활용하는 것은 아니다.

따라서 폐비닐을 별도의 선별, 절단, 세척, 건조 공정을 거치지 않고 수거된 상태 그대로 용융 재활용할 수 있는 용융시스템 및 재활용 시스템이 요구된다.

공개특허공보 제10-2015-0010061호(2015.01.28.공개) 등록특허공보 제10-1147647호(2012.05.23. 공고)

본 발명은 수거된 폐비닐을 별도의 선별, 분쇄, 세척, 건조 공정 없이 수거된 상태의 폐비닐을 바로 용융 재활용할 수 있는 폐비닐 용융시스템, 상기 용융시스템을 이용한 폐비닐 재활용 시스템 및 상기 시스템을 이용한 재활용품 제조 방법에 관한 것으로, 폐비닐을 선별, 분쇄, 세척, 건조하는데 필요한 에너지 및 비용을 절약하고 더욱 쉽게 폐비닐을 용융시킬 수 있는 시스템 및 상기 시스템으로부터 제공되는 폐비닐 용융물을 이용하여 재활용품을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은 수거된 형태의 폐비닐을 제1압출기의 제1투입부로 이송하는 이송부; 상기 폐비닐을 용융, 혼합하는 제1압출기; 제1압출기로부터 압출된 압출물을 2차로 용융, 혼합하는 제2압출기; 제2압출기로부터 배출된 용융물을 3차로 용융하여 용융물 덩어리를 제조하는 제3압출기;를 포함하는 폐비닐 용융시스템을 제공한다.

상기 제3압출기는 주스크루와 보조스크루를 포함하며, 상기 주스크루와 보조스크루가 함께 작동하는 이축압출부와 주스크루가 단독으로 작동하는 일축압출부를 포함하는 부분이축-일축압출기인 것을 특징으로 한다.

상기 제3압출기의 일축압출부에는 배기부가 포함될 수 있으며, 상기 부분이축-일축압출기는 제2압출기로부터 압출되는 많은 양의 용융물을 균일하게 혼합되도록 하면서(이축압출부) 용융물의 결함을 제거하는 동시에 성형이 가능한 상태의 용융물 덩어리를 제조(일축압출부)하는 역할을 한다.

상기 제1,2압출기는 이축압출기를 포함할 수 있으며, 상기 이축압출기의 스크루 및 제3압출기의 주스크루와 보조스크루는 이방향으로 회전하며 부분 맞물림 구조를 가지는 스크루를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제2압출기의 스크루는 역나사산을 포함할 수 있으며, 역나사산은 제2압출기를 통과하는 용융물의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 수거된 형태의 폐비닐을 제1이축압출기의 제1투입부로 이송하는 이송부; 상기 폐비닐을 용융, 혼합하는 제1이축압출기; 제1이축압출기로부터 압출된 압출물을 2차로 용융, 혼합하는 제2이축압출기; 제2이축압출기로부터 배출된 용융물을 3차로 용융하여 용융물 덩어리를 제조하는 제3이축압출기;를 포함한다, 상기 제1투입부에는 이송부로부터 이송된 수거된 상태의 폐비닐을 제1이축압출기의 제1,2스크루 사이로 안내 및 투입하기 위한 제1가이딩스크루가 구비되며, 상기 제1가이딩스크루의 축은 제1이축압출기의 압출방향과 동일한 방향으로, 제1이축압출기의 측면에서 보았을 때 상기 제1이축압출기의 제1,2스크루의 축방향과 예각을 이루도록, 제1이축압출기의 상면에서 보았을 때 제1이축압출기의 제1,2스크루 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 제1가이딩스크루는 이송부로 공급되는 수거된 상태의 폐비닐이 제1투입부를 막지 않고 연속적으로 상기 제1이축압출기의 제1,2스크루를 따라 제1이축압출기 내부로 공급되도록 한다.

본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 제1이축압출기로부터 배출된 압출물을 제2이축압출기로 투입하기 위한 제2투입부를 더 포함하며, 상기 제2투입부에는 제1이축압출기로부터 배출된 압출물을 제2이축압출기의 제1,2스크루 사이로 안내 및 투입하기 위한 제2가이딩스크루가 더 구비될 수 있다.

상기 제2가이딩스크루의 축은 제2이축압출기의 압출방향과 동일한 방향으로, 제2이축압출기의 측면에서 보았을 때 상기 제2이축압출기의 제1,2스크루의 축방향과 예각을 이루도록, 제2이축압출기의 상면에서 보았을 때 제2이축압출기의 제1,2스크루 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 제1,2가이딩스크루는 제1,2이축압출기의 제1,2스크루의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 제1,2,3압출기는 고주파를 이용하여 가열될 수 있다.

본 발명은 상기 폐비닐 용융시스템 및 상기 폐비닐 용융시스템으로부터 배출된 용융물 덩어리를 성형하는 성형장치를 포함하는 폐비닐 재활용 시스템을 제공한다. 상기 폐비닐 용융시스템은 폐비닐 용융물이 일축압출기부를 통과하면서 더욱 압축되고 동시에 진공펌프에 의하여 기체들이 제거됨으로써 기포 등과 같은 결함이 제거되고 밀도가 높은 상태의 용융물 덩어리를 제조할 수 있다.

상기 용융물 덩어리는 유동이 가능한 상태로 금형에 투입되어 내부 결함이 적은 재활용품으로 성형될 수 있다. 상기 재활용품은 정화조, 우수받이, 배수로, 이중맨홀 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명은 수거된 폐비닐을 혼합하여 균일화시키는 단계; 폐비닐 용융시스템을 이용하여 균일화된 폐비닐을 용융시켜 용융물 덩어리를 준비하는 단계; 상기 용융물 덩어리를 압축 성형하는 단계;를 포함하는 폐비닐을 이용한 성형품 제조 방법을 제공한다.

상기 폐비닐 용융시스템을 구성하는 제1,2,3압출기의 압출온도는 제1압출기의 경우 240~290도로, 제2압출기의 경우 320~350도로, 제3압출기의 경우 200~230도로 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 수거된 폐비닐을 별도의 선별, 분쇄, 세척, 건조 공정없이 수거된 상태의 폐비닐을 바로 용융시킴으로써 선별, 분쇄, 세척, 건조 공정에 요구되는 에너지 및 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 일상생활로부터 발생하는 생활 쓰레기인 폐비닐의 용융물을 쉽게 제조할 수 있다.

특히 상기 폐비닐 용융시스템은 부분이축-일축압출기를 포함하여, 많은 양의 용융물을 균일하게 혼합되도록 하면서 용융물의 결함을 제거하는 동시에 성형이 가능한 상태의 용융물 덩어리를 제조하므로, 내부에 결함이 적은 재활용품을 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템을 이용한 재활용품의 전체적인 생산공정을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템을 이용한 재활용품의 종류를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 일실시예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 제1압출기의 일시예를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 제2압출기의 일시예를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 제3압출기의 일실시예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 투입부의 일실시예를 나타낸다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 는 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템을 이용한 폐비닐의 재활용 방법의 전체 공정을 도 1에 개략적으로 나타내었다.

생활계 폐비닐은 수거업체를 통해 베일 형태로 포장되어 공급된다. 작업자는 취급이 쉽도록 폐비닐 더미의 포장을 해체하여 폐비닐을 흩어 놓고 눈에 띄는 이물질이 있는 경우 이를 제거하고 폐비닐들을 고르게 섞이게 한다.(준비 단계) 준비단계를 통하여 비용융성 이물질이 일차적으로 제거되며, 뭉쳐있는 폐비닐을 풀어 헤쳐준다. 이는 폐비닐이 단단하게 뭉쳐져 있는 경우 압출기 내부에서 빠르게 용융되지 않아 균일한 용융물을 만들기 어렵기 때문이다.

준비단계를 거친 폐비닐은 이송부를 통해 폐비닐 용융시스템으로 공급되어 용융물 덩어리로 제조된다. 용융물 덩어리는 폐비닐이 용융되어 비교적 균일하게 혼합되어 있고 이후 압축 성형 공정에 의하여 다른 제품으로 성형될 수 있는 유동성을 갖는 상태를 말한다.

폐비닐 용융시스템을 통해 제조된 용융물 덩어리는 제품의 종류에 맞게 정량된 후 성형공정에 공급된다.

용융물 덩어리는 적당한 금형에 투입, 압축 성형되어 원하는 형태의 부품 또는 완제품 형태를 갖추게 된다. 성형된 부품 또는 완제품은 마감 처리를 통해 완전한 형태를 갖추게 되며, 마감된 부품은 용융 접합 및/또는 조립 등의 공정을 거쳐 완제품으로 제조될 수 있다.

상기 공정을 통해 도 2에 도시된 것과 같은 정화조(a), 우수받이(b), 이중맨홀(c), 배수로(d) 등의 제품을 생산할 수 있다.

본 발명에 따른 폐비닐의 재활용 방법은 수거된 폐비닐을 별도의 선별, 절단, 세척, 건조 공정을 거치지 않고 수거된 상태 그대로 용융 재활용할 수 있다는 장점이 있다.

이하 상기 폐비닐 용융단계에 사용되는 폐비닐 용융시스템 및 그 작동 방법을 구체적으로 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 준비단계를 거친 폐비닐을 제1압출기(200)의 제1투입부(210)로 이송하기 위한 이송부(100), 상기 제1투입부(210)로 투입된 폐비닐을 용융, 혼합하기 위한 제1압출기(200), 상기 제1압출기(200)로부터 압출된 압출물을 2차로 용융, 혼합하기 위한 제2압출기(300), 상기 제2압출기(300)로부터 압출된 용융물을 3차로 용융, 혼합하여 용융물 덩어리를 압출하는 제3압출기(400)를 포함한다.

작업자는 준비단계를 거친 폐비닐을 이송부(100)로 옮겨 제1압출기(200)에 투입한다. 상기 이송부(100)는 컨베이어벨트로 구성될 수 있으며, 이외 다양한 이송장치가 사용될 수도 있다.

이송부(100)에 의해 이송된 폐비닐은 제1압출기(200)의 제1투입부(210)로 투입된 후 용융, 혼합된다. 상기 제1압출기(200)를 통과하면서 폐비닐 일부가 용융되며 폐비닐에 존재하는 수분이 제거된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1압출기(200)는 폐비닐을 효과적으로 용융, 혼합시킬 수 있는 이축압출기로 구성되는 것이 바람직하며, 특히 이방향으로 회전(counter-rotating)하면서 부분 맞물림(partial-intermeshing) 구조를 가지는 스크루를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1압출기(200)는 약 240~290도의 가열온도로 운전될 수 있으며, 폐비닐에 함유된 수분 함량 등에 따라 더 높은 온도로 설정될 수도 있다.

상기 제1압출기(200)는 통상적인 폐비닐 재료가 용융될 수 있는 온도로 운전되지만, 제1압출기(200)만으로는 공급되는 폐비닐을 완전히 용융시킬 수 없다. 따라서 제1압출기(200)로부터 압출되는 압출물은 용융된 폐비닐 성분과 일부 용융되지 않은 폐비닐 성분의 혼합물로 구성된다.

제1압출기(200)로부터 압출된 압출물은 제2압출기(300)의 제2투입부(310)로 투입된다. 제2압출기(300)의 가열온도는 제1압출기(200)에 비하여 더 높은 온도로 설정되며, 따라서 제2압출기(300)를 통과하면서 폐비닐은 완전히 용융되고 내부에 존재하는 수분 등과 같은 이물질이 더 제거될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 제2압출기(300) 역시 통상의 이축압출기를 사용할 수 있으나, 효과적인 폐비닐의 혼합 및 용융을 위해서는 이방향으로 회전하며 부분 맞물림 구조를 가지는 스크루를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 제2압출기(300)로부터 압출되는 폐비닐 성분의 혼합물을 완전히 용융 및 혼합시키기 위하여 스크루의 일부분에 역방향의 나사산(340)을 형성하는 것이 바람직하다.(도 5 참조)

상기 제2압출기(300)는 320~350도로 설정 운전되는 것이 바람직하다.

제2압출기(300)로부터 압출된 압출물은 제3압출기(400)의 제3투입부(410)로 투입된다. 제2압출기(300)로부터 압출된 압출물이 완전히 용융된 상태일지라도 상기 용융물이 높은 상태의 균일성을 갖는다고 볼 수 없다. 이는 상기 용융물이 여러 가지 다양한 종류의 폐비닐을 포함하고 있으며, 폐비닐을 구성하는 대부분의 합성수지는 서로 상용성을 가지고 있지 않기 때문이다.

제3압출기(400)는 상기 용융물을 균일한 상태의 용융물로 제조함과 동시에 용융물 내에 존재하는 기체 성분을 완전히 제거시켜 성형 공정에서 균일한 제품을 생산할 수 있게 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 도 6에 도시된 바와 같은 구조의 부분이축-일축압출기(400)를 사용한다.

이하 부분이축-일축압출기(400)에 대하여 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이 부분이축-일축압출기(400)는 제3투입부(410)로부터 배출구(420)로 연장하는 주스크루(430)와 제3투입부(410)로부터 주스크루(430) 일부분에만 평행하고 서로 맞물리게 배치되는 보조스크루(440)를 포함한다. 즉, 부분이축-일축압출기(400)는 주스크루(430)와 보조스크루(440)가 함께 배럴의 내부에 배치되는 이축압출부(A)와 주스크루(430)만 배럴의 내부에 배치되는 일축압출부(B)를 포함한다. 상기 주스크루(430)와 보조스크루(440)는 상기 제1,2압출기(200, 300)의 경우와 같이 이방향으로 회전하며 부분 맞물림 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이방향으로 회전하는 주/보조스크루(430, 440)는 제2압출기(300)로부터 배출되는 용융물의 양이 많은 경우에도 용융물이 쉽게 제3압출기(400)로 투입이 되도록 한다.

주스크루(430)와 보조스크루(440)를 감싸는 이축압출부(A)의 배럴 단부는 경사진 형태로 일축압출부(B)로 연결되며, 일축압출부(B)로 연장된 주스크루(430)는 이축압출부(A)에서의 직경보다 감소된 직경부(450)를 갖는다. 상기 주스크루(430)의 직경은 상기 감소된 직경부(450)로부터 주스크루(430)의 끝단까지 점차 증가하도록 구성됨으로써 주스크루(430)의 나사산 깊이가 점차 감소하게 된다. 그리고 상기 일축압출부(B)의 일부분에는 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기부(460)가 구비되어 용융물 내부의 기체를 더욱 제거할 수 있다.

제3압출기(400)의 압출온도는 제1,2이축압출기(200, 300)에 비하여 낮은 온도로 설정되며, 바람직하게는 200~230도로 설정될 수 있다. 또한, 제3압출기(400)는 선단부에 구비된 거름수단을 이용하여 준비단계에서 제거되지 못한 금속 성분 등과 같은 비용융성 재료를 제거할 수 있다.

제3투입부(410)로 공급된 용융물은 이방향으로 회전하는 주/보조스크루(430, 440)에 의하여 제3압출기(400)의 이축압출부(A)로 공급되고 이축압출부(A) 내에서 혼합된다. 이축압출부(A)를 통과한 폐비닐 용융물은 이축압출부(A)에 비하여 작은 부피를 가지는 일축압출부(B)를 통과하면서 압축되며, 특히 나사산 깊이가 점차 감소하는 주스크루(430)를 통과하면서 더욱 압축됨과 동시에 진공펌프에 의하여 용융물 내에 존재하는 기체들이 제거됨으로써 기포 등과 같은 결함이 제거되고 밀도가 높은 상태의 용융물 덩어리로 제조된다.

즉 부분이축-일축압출기 구조를 가지는 제3압출기(400)는 많은 양의 용융물을 균일하게 혼합되도록 하면서(이축압출부) 용융물의 결함을 제거하는 동시에 성형이 가능한 상태의 용융물 덩어리를 제조(일축압출부)하는 역할을 한다.

상기 용융물 덩어리는 유동이 가능한 상태로 금형에 투입되어 원하는 제품으로 성형될 수 있다. 제3압출기(400)로부터 배출되는 용융물 덩어리는 내부에 결함이 적어 성형시에도 우수한 물리적 특성을 가질 수 있다.

상기 제1,2,3압출기는 스크루와 배럴(실린더)의 구조를 중심으로 예시되었으며, 그 외 스크루 구동부 및 제어부 등 압출기의 구동에 요구되는 통상적인 다른 구성 요소들은 생략되었음을 이해하여야 한다.

이하, 이송부(100)에 의하여 이송된 폐비닐이 제1압출기(200)의 투입부(210)에 투입되는 과정에 대하여 설명한다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 폐비닐의 선별, 절단/파쇄, 세척과 같은 별도의 공정 없이, 수거된 상태의 폐비닐을 바로 재활용하기 위한 용융시스템을 제공한다.

수거된 상태의 폐비닐은 사용자가 분리, 선별하에 수거한다고 하더라도 그 재질이 다양하고 폐비닐의 형태, 형상, 두께 등이 다양하여 폐비닐을 압출기 내부로 직접 투입하기 어렵다.

특히 수거된 상태의 폐비닐은 분쇄/절단된 폐비닐과 달리 일반적인 호퍼를 이용하여 압출기 내부로 투입될 수 없을 뿐만 아니라, 피스톤과 같이 외력에 의해 강제로 원료를 투입하는 피딩 장치를 이용할 수도 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 도 7에 도시한 것과 같은 제1가이딩스크루(500)를 이용한다.

상기 제1가이딩스크루(500)는 제1압출기(200)의 투입부(210) 내부의 제1,2스크루(220, 230) 상부에 배치되어 투입부(210)로 투입되는 폐비닐들을 제1압출기(200)의 압출 방향으로 안내하여 상기 제1,2스크루(220, 230) 사이로 밀어 넣는 역할을 한다.

만약 제1가이딩스크루(500)가 없이 이송부(100)를 통하여 폐비닐이 투입되는 경우, 특히 컨베이어벨트와 같이 자유 낙하되는 방식으로 폐비닐이 공급되는 경우 폐비닐은 제1,2스크루(220, 230)의 나사산을 따라 제1압출기(200) 내부로 공급되지 않고 제1투입부(210)로 노출된 제1,2스크루(220, 230) 부분에 감기게 되고 결국 제1투입부(210)가 막히게 된다.

상기 제1가이딩스크루(500)의 축은 제1압출기(200)의 압출방향과 동일한 방향으로 향하며, 제1이축압출기(200)의 측면에서 보았을 때(도 7의 아래 그림) 상기 제1압출기(200)의 제1,2스크루(220, 230)의 축방향과 예각을 이루도록 배치되며, 제1압출기(200)의 상면에서 보았을 때(도 7의 위 그림) 제1이축압출기(200)의 제1스크루(220) 또는 제2스크루(230) 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 그리고 제1가이딩스크루(500)는 제1,2스크루(220, 230)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.

즉 제1가이딩스크루(500)가 제2스크루(230)를 향하여 배치되는 경우(도 7의 위 그림) 제1피딩스크루(500)는 제2스크루(230)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하도록 구성된다.

제1압출기(200)의 상면에서 보았을 때 제1가이딩스크루(500)가 제1,2스크루(220, 230) 축과 나란히 배치되는 경우, 즉 제1가이딩스크루(500)가 제1,2스크루(220, 230)의 사이 공간을 향하여 배치되는 경우에는 폐비닐이 자유 낙하 방식으로 공급되는 것과 같이 제1투입부(210)로 노출된 제1,2스크루(220, 230) 부분에 감기게 되고 결국 제1투입부(210)가 막히게 된다.

하지만 제1가이딩스크루(500)의 축방향이 제1스크루(220) 또는 제2스크루(230)의 표면을 향하도록 배치되면(도 7의 상단 그림 참조), 제1투입부(210)를 통하여 투입되는 폐비닐은 제1가이딩스크루(500)에 의하여 제1스크루(220) 또는 제2스크루(230)의 일면으로 이동되고, 제1가이딩스크루(500)와 반대 방향으로 회전하는 제1스크루(220) 또는 제2스크루(230)에 의하여 쉽게 제1이축압출기(200) 내부로 투입된다.

이하 제2압출기(300)의 제2투입부(310)에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이 제1압출기(200)로부터 압출된 압출물은 용융된 폐비닐과 용융되지 않은 폐비닐이 포함된 혼합물로 구성된다. 따라서 제1압출기(200)를 통하여 압출되는 혼합물이 제2압출기(300)의 제2투입부(310)로 투입되는 경우 용융되지 않은 폐비닐에 의하여 상기 제1투입부(210)에서와 같이 제2투입부(310)가 막히는 경우가 발생한다.

이러한 문제는 상기 제1투입부(210)의 제1가이딩스크루(500)와 같은 구조의 제2가이딩스크루(미도시)를 제2투입부(310)에 부가함으로써 해결할 수 있다. 제1가이딩스크루(500)와 같이 상기 제2가이딩스크루의 축은 제2압출기(300)의 압출방향과 동일한 방향으로 향하며, 제2압출기(300)의 측면에서 보았을 때 상기 제2압출기(300)의 제1,2스크루의 축방향과 예각을 이루도록, 제2압출기(300)의 상면에서 보았을 때 제2압출기(300)의 제1스크루 또는 제2스크루 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 배치되는 것이 바람직하며, 제2가이딩스크루 역시 제2압출기의 제1,2스크루의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.(도 7 참조)

이러한 제2가이딩스크루는 제1압출기(200)로부터 압출되는 용융 혼합물을 연속적이면서 안정적으로 제2압출기(300) 내부로 투입되도록 한다.

상기 피딩스크루 역시 스크루의 배치를 중심으로 예시되었으며, 그 외 피딩스크루를 구동하기 위한 구동부 및 제어부 등에 요구되는 통상적인 다른 구성 요소들은 생략되었음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템의 다른 측면에 대하여 설명한다.

상기 제1,2,3압출기(200, 300, 400)는 서로 직각을 이루도록 배치될 수 있다. 즉 제1압출기(200)의 축과 제2압출기(300)의 축이 서로 직각을 이루도록 배치되고, 제2압출기(300)와 제3압출기(400)의 축이 서로 직각을 이루도록 배치될 수 있다. 이런 배치를 통하여 작업 공간의 효율성을 높이고 각 압출기의 공정 관리, 정비에 걸리는 시간을 줄 일 수 있다.

본 발명에 따른 폐비닐 용융시스템은 상술한 바와 같이 제1,2,3압출기를 구비함으로써, 여러 종류의 폐비닐이 혼합된 수거된 상태의 폐비닐로부터 균일한 상태의 용융물을 제조할 수 있어, 재활용품의 물리적인 특성을 안정적으로 관리할 수 있다는 장점을 가진다.

100: 이송부
200: 제1압출기
210: 제1투입부
220, 230: 제1,2스크루
300: 제2압출기
310: 제2투입부
340: 역방향나사산
400: 제3압출기, 부분이축-일축압출기
410: 제3투입부
420; 배출구
430: 주스크루
440: 보조스크루
450: 감소된 직경부
460: 배기부
500: 제1가이딩스크루
A: 이축압출부
B: 일축압출부

Claims (15)

1. 수거된 형태의 폐비닐을 제1이축압출기의 제1투입부로 이송하는 이송부; 상기 폐비닐을 용융, 혼합하는 제1이축압출기; 제1이축압출기로부터 압출된 압출물을 2차로 용융, 혼합하는 제2이축압출기; 제2이축압출기로부터 배출된 용융물을 3차로 용융하여 용융물 덩어리를 제조하는 제3압출기;를 포함하는 폐비닐 용융시스템에 있어서, 상기 제1투입부에는 이송부로부터 이송된 수거된 형태의 폐비닐을 제1이축압출기의 제1,2스크루 사이로 안내하여 투입하기 위한 제1가이딩스크루가 구비되며, 상기 제1가이딩스크루는 상기 제1,2스크루 상부에 배치되며, 상기 제1가이딩스크루의 축은 제1이축압출기의 압출방향과 동일한 방향으로, 제1이축압출기의 측면에서 보았을 때 상기 제1이축압출기의 제1,2스크루 축방향과 예각을 이루도록, 제1이축압출기의 상면에서 보았을 때 제1이축압출기의 제1,2스크루 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 배치되어 제1투입부로 투입된 수거된 형태의 폐비닐을 제1,2 스크루 중 어느 하나의 표면으로 안내하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 제1이축압출기로부터 배출된 압출물을 제2이축압출기로 투입하기 위한 제2투입부를 더 포함하며, 상기 제2투입부에는 제1이축압출기로부터 배출된 압출물을 제2이축압출기의 제1,2스크루 사이로 안내하여 투입하기 위한 제2가이딩스크루가 더 구비되며, 상기 제2가이딩스크루는 상기 제1,2스크루 상부에 배치되며, 상기 제2가이딩스크루의 축은 제2이축압출기의 압출방향과 동일한 방향으로, 제2이축압출기의 측면에서 보았을 때 상기 제2이축압출기의 제1,2스크루 축방향과 예각을 이루도록, 제2이축압출기의 상면에서 보았을 때 제2이축압출기의 제1,2스크루 중 어느 하나의 축과 예각을 이루도록 제2투입부로 투입된 압출물을 상기 제1,2 스크루 중 어느 하나의 표면으로 안내하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1,2스크루는 이방향으로 회전하며, 상기 가이딩스크루는 제1,2스크루의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1,2이축압출기 및 제3압출기는 고주파를 이용하여 가열되는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
5. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제3압출기는 주스크루와 보조스크루를 포함하며, 상기 주스크루와 보조스크루가 함께 작동하는 이축압출부와 주스크루가 단독으로 작동하는 일축압출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1,2이축압출기의 스크루 및 제3압출기의 주스크루와 보조스크루는 이방향으로 회전하며 부분 맞물림 구조를 가지는 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 일축압출부의 주스크루는 직경이 감소된 부분을 포함하고 상기 직경이 감소된 부분으로부터 배출구를 향하여 점차 직경이 증가하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 일축압출부에는 배기부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
9. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제2이축압출기의 스크루는 역나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 용융시스템.
   
10. 청구항 1 또는 2 중 어느 한 항에 따른 폐비닐 용융시스템 및 상기 폐비닐 용융시스템으로부터 배출된 용융물 덩어리를 성형하는 성형장치를 포함하는 폐비닐 재활용 시스템.
    
11. 청구항 10에 있어서, 상기 성형장치는 정화조, 우수받이, 배수로 중 어느 하나를 성형하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 재활용 시스템.
    
12. 수거된 폐비닐을 혼합하여 균일화시키는 단계; 상기 균일화된 폐비닐을 청구항 1 또는 2 중 어느 한 항에 따른 폐비닐 용융시스템을 이용하여 용융물 덩어리를 준비하는 단계; 상기 용융물 덩어리를 성형하는 단계;를 포함하는 폐비닐을 이용한 성형품 제조 방법.
    
13. 청구항 12에 있어서, 상기 성형품은 정화조, 우수받이, 배수로, 이중맨홀 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 성형품 제조 방법.
    
14. 청구항 12에 있어서, 제1,2이축압출기 및 제3압출기의 압출온도는 제1이축압출기의 경우 240∼290도로, 제2이축압출기의 경우 320∼350도로, 제3압출기의 경우 200∼230도로 설정되는 것을 특징으로 하는 폐비닐을 이용한 성형품 제조 방법.
    
    
    
15. 삭제

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