KR20020032962A - 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법 및 그철도 침목 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 침목에 관한 것으로, 집하된 폐합성섬유 원자재를 저장 탱크에 저장한 후 제1이송컨베이어(12)를 통해 제1호퍼(13)로 공급하는 원료투입공정과; 제1호퍼(13)로부터 공급된 원자재를 5-20㎝로 절단하는 절단공정과; 절단된 원자재를 제2이송컨베이어(15)에 의해 정량공급기(16)에 투입하고, 정량공급기(16)에 투입된 원자재를 다시 사이클론(17)에 공급하여 미세한 먼지는 집진하여 방출시키고 사용가능한 원자재는 제2호퍼(18)로 공급하며, 제2호퍼(18)에 공급된 원자재를 다시 스크랩퍼가 설치된 제3이송컨베이어(19)로 공급하여 원자재의 두께를 균일하게 하는 정량공급공정과; 제3이송컨베이어(19)로부터 이송된 일정 두께의 세 겹의 원자재를 프레스금형에 의해 한 겹으로 압축시키는 정면공정과; 정면공정 후 제4이송컨베이어(21)에 의해 이송된 원자재를 1-2㎝ 정도의 작은 규격으로 절단하고 절단된 원자재를 스테인레스판에 적재시키는 전단공정과; 스페인레스판에 적재된 원자재를 5겹씩 적재한 후, 2대의 압축성형기(22)에 번갈아 적재하며, 상기 2대의 압축성형기(22) 중 1대의 압축성형기(22)에 원자재가 적재될시 다른 1대의 압축성형기(22)에서는 원자재가 압축성형되는 압축성형공정과; 압축성형공정 후 성형된 제품을 제5이송컨베이어(23)에 의해 집수조(24) 내의 냉각수에 담그고 제품을 집수조(24) 내에서 서서히 이동시키면서 20-30℃로 냉각시키는 제품안정화공정과; 냉각된 제품을 집수조(24)에서 꺼내고, 이에 공기분사기로 공기를 분사하여 건조시키며, 제품은 이송컨베이어에 적재시키고 스테인레스판은 진공흡착패드에 의해 다시 전단공정으로 회송시키는 건조공정과; 건조된 제품을 압축성형하여 직육면체 형상의 철도 침목(1) 형상으로 가공하는 컵성형공정과; 제조된 침목(1)을 팔레트로 적재장치에 적재하고, 이를 다시 제품창고에 적재하는 적재공정으로 이루어진 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법 및 이러한 제조방법에 의한 철도 침목을 구비하였다.

그러므로, 폐합성섬유 자원을 재활용하여 철도 침목(1)으로 사용함으로서 재원 재활용으로 인한 자원의 효율적 이용에 기여할 뿐 아니라 다른 어떤 재료들에 비해 저가 제조가 가능하고 기능적으로는 내식성, 내구성, 경량화, 절단성 등이 우수하면서도 반영구적으로 활용할 수 있다.

Description

폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법 및 그 철도 침목{method a crossties manufacture and a crossties structure}

본 발명은 폐섬유를 원자재로 한 철도 침목 제조방법과 이를 통해 제조된 철도 침목에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지 계열의 폐자재를 활용하여 건축용 합판이나 내외장재 패널로 제작하는 방법이 알려져 있다.

합성수지를 활용하여 패널을 제조하는 장치는 국내 특허 등록 제078127호의 "폐합성수지를 원자재로 한 방수합판의 제조장치"로 소개되어 있으며, 이를 간단히 설명하면, 열용해 온도가 높고 낮은 폐합성수지 제품을 분리공급하여 파쇄기로 적당한 크기로 절단하고 콜렉터에서 분진과 분리공급되는 수지편을 타면하는 분쇄부와, 분쇄부에서 타면된 수지분을 수지성질별로 공급받는 사이클론에서 이송벨트상에서 적층, 공급하여 가압롤러로 적층된 타면분층을 가압공급하는 적층부와, 적층부에서 공급되는 가압타면층을 망상의 히팅콘베이어로 이송시키면서 열교환기에서 환풍되는 환풍열로 불완전용해 접촉시키는 가열부와, 가열부에서 환풍열로 불완전용해 접착된 가압타면층을 가열 가압롤러에 의해 방수판이 소결층과 불완전소결층으로 적층되고 압착하고 절단하는 가열압착성형부로 이루어지는 형태로서, 페합성수지를 활용하는 합판 제조가 가능하도록 제시되었다.

이러한 장치를 활용하여 제조된 합판은 폐원자재를 활용하여 자원 재활용 이득을 가져오면서도 구조적으로는 내식성과 내ㅜ성 그리고 유연성이나 시공성 등에서 기존의 목재 및 금속/비금속 합판보다 우수한 구조를 얻을 수 있었고, 폐원자재가 아닌 정품의 합성수지재를 원자재로 한 합판보다 절단성이나 시공성 그리고 유연성에서 보다 우수한 합판을 제조할 수 있었다.

한정된 자원을 재활용하는 기술은 원자재의 취급이나 처리가 매우 까다로운데 비해 한판 제조는 로울러를 통해 분쇄된 입자를 콘베이어를 통해 보내면서 압착하는 공정만으로 비교적 쉽게 제조될 수 있었다.

이같이 폐합성수지를 원자재로 하는 평면구조물(방수합판)의 제조는 상기와 같은 제조장치로 제조될 수 있으나 침목, 지주 등과 같은 수직구조물은 제조될 수 없었다.

현재 사용되고 있는 침목은 직육면체의 목재로 이루어지는데, 이러한 철도 침목은 외부 환경에 의해 수축팽창하여 변형이 발생되고 수분에 의해 잘 부패되어 수명이 줄어들며, 목재를 적당한 크기로 절단하거나 침목에 볼트 등을 결합시킬 경우 그 나무결을 따라 쪼개지는 등의 문제가 발생되었다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 철도 침목을 폐합성섬유를 활용하여 제조할 수 있도록 한 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법은, 철도 침목 제조방법에 있어서, 집하된 폐합성섬유 원자재를 저장 탱크에 저장한 후 제1이송컨베이어를 통해 제1호퍼로 공급하는 원료투입공정과; 호퍼로부터 공급된 원자재를 5-20㎝로 절단하는 절단공정과; 절단된 원자재를 제2이송컨베이어에 의해 정량공급기에 투입하고, 정량공급기에 투입된 원자재를 다시 사이클론에 공급하여 미세한 먼지는 집진하여 방출시키고 사용가능한 원자재는 제2호퍼로 공급하며, 제2호퍼에 공급된 원자재를 다시 스크랩퍼가 설치된 제3이송컨베이어로 공급하여 원자재의 두께를 균일하게 하는 정량공급공정과; 제3이송컨베이어로부터 이송된 일정 두께의 세 겹의 원자재를 프레스금형에 의해 한 겹으로 압축시키는 정면공정과; 정면공정 후 제4이송컨베이어에 의해 이송된 원자재를 1-2㎝ 정도의 작은 규격으로 절단하고 절단된 원자재를 스테인레스판에 적재시키는 전단공정과; 스페인레스판에 적재된 원자재를 5겹씩 적재한 후, 2대의 압축성형기에 번갈아 적재하며, 2대의 압축성형기 중 1대의 압축성형기에 원자재가 적재될시 다른 1대의 압축성형기에서는 원자재가 압축성형되는 압축성형공정과; 압축성형공정 후 성형된 제품을 제5이송컨베이어에 의해 집수조 내의 냉각수에 담그고 제품을 집수조 내에서 서서히 이동시키면서 20-30℃로 냉각시키는 제품안정화공정과; 냉각된 제품을 집수조에서 꺼내고, 이에 공기분사기로 공기를 분사하여 건조시키며, 제품은 제6이송컨베이어에 적재시키고 스테인레스판은 진공흡착패드에 의해 다시 전단공정으로 회송시키는 건조공정과; 건조된 제품을 압축성형하여 직육면체 형상의 철도 침목 형상으로 가공하는 컵성형공정과; 제조된 침목을 팔레트로 적재장치에 적재하고, 이를 다시 제품창고에 적재하는 적재공정으로 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 상술한 제조방법에 의해 목재와 비금속 재료보다 더 견고한 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목을 제공하는데 있다.

이와 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목은, 철도 침목에 있어서, 내층이 발포성 수지제에 가까운 비치밀조적 결합의 저밀도 단면층을 가지는 연성의 합성섬유층으로 이루어지고, 합성섬유층의 외표면 피막은 치밀조적 결합의 고밀도 고탄성 단면층을 이루며, 그 형태는 합성섬유층의 외부를 둘러 쌓아 외층방수막을 만드는 단면으로 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 폐합성섬유 자원을 재활용하여 철도 침목으로 사용함으로서 재원 재활용으로 인한 자원의 효율적 이용에 기여할 뿐 아니라 다른 어떤 재료들에 비해 저가 제조가 가능하고 기능적으로는 내식성, 내구성, 경량화, 절단성 등이 우수하면서도 반영구적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법을 보이는 플로우차트

도2는 본 발명 철도 침목 제조방법에 의한 철도 침목을 보이는 개략적 부분 절개 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 ; 철도 침목2 ; 합성섬유층

3 ; 외층방수막11 ; 저장탱크

13 ; 제1호퍼14 ; 커터

16 ; 정량공급기17 ; 사이클론

18 ; 제2호퍼20 ; 1차성형기

22 ; 압축성형기24 ; 집수조

27 ; 건조기28 ; 컵성형기

본 발명의 구체적 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

본 발명 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법을 구현하기 위해서는 원료투입공정에 필요한 저장탱크(11), 제1이송컨베이어(12), 제1호퍼(13)가 구비되고, 절단공정에 3대의 커터(14)가 구비되며, 정량공급공정에 제2이송컨베이어(15) 3대와 정량공급기(16), 사이클론(17), 제2호퍼(18), 스크랩퍼가 장착된 제3이송컨베이어(19)가 구비된다.

그리고 정면공정에는 1차성형기(20)가 구비되고, 압축성형공정에는 적재장치(29) 및 2대의 압축성형기(22), 제2이송컨베이어(15)로 이루어진 2차성형기가 구비되며, 제품안정화공정에는, 집수조(24), 상부리프터(25), 하부리프터(26)가 구비된다.

건조공정에는 건조기(27)가 필요하고, 컵성형공정에는 컵성형기(28)가 구비된다.

상술한 장치를 가동시켜서 철도 침목을 제조하는 방법은, 도1에 도시한 바와 같이 자재창고에 집하된 원자재를 작업자가 고르게 정선한 나이론(NYLON)류와 폴리에스터(POLYESTER)류를 각각의 저장탱크(11)에 저장한 후, 일정한 양을 유지하여 제1이송컨베이어(12)를 통해 제1호퍼(13)로 이송시키는 원료투입공정이 있게 된다.

이 원료투입공정을 마치면 절단공정이 있게 되는데, 제1호퍼(13)를 통해 공급된 원자재는 3대의 커터(14)에 의해 5-20㎝ 정도로 잘게 커팅된다. 이 규격은 다음 공정에 있어 제품을 안정화시킬 수 있는 크기이며, 3대의 제2이송컨베이어(15)를 통해 정량공급기(16)로 이송된다.

그리고 절단공정 후 정량공급공정을 통해 원자재가 일정한 두께를 유지한 상태에서 정면공정으로 공급된다.

여기서 정량공급공정은 다음과 같다.

나이론류 공급장치, 폴리에스터류 공급장치 및 나이론류 공급장치의 순으로 구성된 일련의 정량공급기(16)는 이송된 원자재를 송풍기에 의해 사이클론(17)으로 공급하고, 여기서에 먼지 미립자와 분리되어 사용가능한 원자재는 제2호퍼(18)를 거쳐 두께를 균일하게 하는 장치(스크랩퍼)가 윗쪽에 장착된 제3이송컨베이어(19)로 이송된다.

제3이송컨베이어(19)를 통해 일정 두께의 원자재가 정면공정으로 이송되면 1차성형기(20)에 의해 각각 세 겹의 원자재는 각각 두께 2-4㎝ 정도의 한겹으로 1차 압축되고, 특수하게 제작된 제4이송컨베이어(슬래트 이송컨베이어)를 거쳐 전단공정으로 이송된다.

전단공정에서는 정면공정 후 제4이송컨베이어(21)에 의해 이송된 원자재를 1-2㎝ 정도의 작은 규격으로 절단하고 절단된 원자재를 콘베이어로 이송시킨 후 두께 80㎜, 폭 70㎜, 길이 180㎜ 크기의 스테인레스판들 위에 얹고, 다음의 압축성형공정으로 이송시킨다.

압축성형공정에서, 계속적으로 이송되는 원자재와 스테인레스판들은 적재장치(29)에 의해 5겹씩 적재된 후, 2대의 압축성형기(22)에 번갈아 적재된다. 이때 원자재 사이에 끼어 있는 스테인레스판들은 압축성형 후 제품을 떼어내기 쉽게 하기 위해 보강된 여러번 사용할 수 있는 소모성 자재이다.

압축성형공정은 원자재의 4측면에서 수냉배관(WATERFACKET)이 내장된 유압장치(CYLINDER)로 눌러 폭과 길이를 맞춘 후 상면에서 압축(PRESSING)하여 원자재를 제품화한다. 2대의 압축성형기(22) 중 1대의 압축성형기(22)에서 제품을 압축 및 이탈장치로 옮기는 동안, 다른 1대의 압축성형기(22)에는 새로운 5매의 원자재를 압축하기 위해 적재된다.

5매의 원자재가 압축성형공정을 거치면서 압축되면 제품안정화공정으로 투입된다.

제품안정화공정에서, 압축성형기(22)에서 성형된 제품은 5매로 쌓여진 상태로 제5이송컨베이어(23)에 의해 집수조(24)로 옮겨지며, 집수조(24)에서 상부리프터(25), 하부리프터(26)에 실려 수중에 담겨져 냉각되면서 조금씩 집수조(24) 끝부분으로 이송된다. 집수조(24) 내에는 동시에 4대 이상(제품 40매 이상)이 체류할수 있는 공간으로 설계되어 생산량을 최대한 늘릴 수 있다.

집수조(24) 끝부분으로 옮겨진 제품 적재층은 20-30℃로 냉각된 후 들려 올려져 하역장치(UNLOADER)로 옮겨지며 건조공정으로 유입되어 건조기(27)에 의해 건조된다.

건조공정에서, 떨림장치(BIBRATOR)에 의해 제품과 스테인레스판의 이탈을 용이하게 하면서 FIRE'B 또는 공기분사기(AIR BLOWER)로 수분을 증발시킨 후 제품과 스테인레스판이 하나씩 진공흡착패드에 의해 각각 별도의 이송컨베이어에 분리되어 이송된다. 이때 분리된 스테인레스판을 실은 콘베이어는 다시 전단공정으로 옮겨져 이전의 공정에 반복사용되고, 제품들은 다음 공정으로 옮겨진다.

제품이 건조되면 컵성형공정으로 유입되는데, 컵성형공정에 구비된 컵성형기(28)는 압축성형틀을 장착한 (뾰족한 생철을 성형)기계에 얹어지며, 여기서 완성된 철도 침목이 성형된다.

제조된 침목은 팔레트로 적재장치에 적재되고, 이를 다시 제품창고에 적재하는 적재공정을 거치면서 철도 침목 제조공정이 완료된다.

도2는 본 발명에 의해 제조되는 철도 침목의 유형이다. 여기서 철도 침목의 단면은 사각 단면 형상을 나타내고, 내층과 외층으로 그 단면이 구분되도록 철도 침목을 성형하게 된다. 즉 정면공정, 압축성형공정을 거치면서 원자재는 고열을 받으면서 그 외피 표면층은 밀도가 높은 성질로 변형되고, 그 내부는 상대적으로 적은 열을 받아 외층보다 밀도가 낮은 상태가 유지된다.

이로 인해 외층은 방수성능을 갖게 되는 동시에 고강성, 고탄성의 재료적 특성을 나타내고 내층은 강성이나 탄성이 떨어지지만 낮은 밀도로 물성적으로 연성을 가지게 된다.

본 발명 철도 침목(1)은 내층이 발포성 수지에 가까운 비치밀 조직 결합의 단면츠응로 가지는 연성의 합성섬유층(2)으로 이루어지고, 합성섬유층(2)의 외표면 피막은 치밀조직 결합의 고강성, 고탄성 단면층을 이루며, 그 형태는 합성섬유층(2)의 외부를 둘러쌓아 외층방수막(3)을 만드는 형태이다.

이러한 본 발명 철도 침목(1)은 몇가지 장점을 가진다.

첫째, 다른 어떤 재료에 비해 경량화가 가능하다. 즉 외층은 고밀도 폐합성 섬유 조직으로 처리되지만 내층은 저밀도 폐합성섬유 조직으로 연성이 부여되며 적은 재료로 무게가 경감된다. 둘째, 외층방수막(3)을 형성하므로 수분 침투에 따른 부패의 우려가 전혀 없다.

셋째, 외층은 고강성, 고탄성으로 처리되지만 내층은 연성과 유연성이 부여되므로 절단성이 우수하여 현장 작업에 따른 우수한 가공성을 얻을 수 있다.

넷째, 현장 작업에서 못질, 볼트 결합과 같은 구조물 설치의 경우 못이나 볼트가 외층을 통과하면 곧바로 내층에 박히므로 못을 박는 작업이나 빼는 작업이 비교적 용이하며, 못이나 볼트에 의해 지주가 부식되지 않는다.

다섯째, 폐자원을 재활용하기 때문에 반영구적으로 재사용이 가능하다.

여섯째, 목재에 비해 가벼우며 저가로 제조되고 가공성과 절단성, 그리고 경량화에 따른 운반과 작업성이 향상된다.

이와 같이 폐합성섬유 자원을 재활용하여 철도 침목(1)으로 사용함으로서 재원 재활용으로 인한 자원의 효율적 이용에 기여할 뿐 아니라 다른 어떤 재료들에 비해 저가 제조가 가능하고 기능적으로는 내식성, 내구성, 경량화, 절단성 등이 우수하면서도 반영구적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 철도 침목 제조방법에 있어서,

   집하된 폐합성섬유 원자재를 저장 탱크에 저장한 후 제1이송컨베이어(12)를 통해 제1호퍼(13)로 공급하는 원료투입공정과;

   상기 제1호퍼(13)로부터 공급된 원자재를 5-20㎝로 절단하는 절단공정과;

   절단된 원자재를 제2이송컨베이어(15)에 의해 정량공급기(16)에 투입하고, 상기 정량공급기(16)에 투입된 원자재를 다시 사이클론(17)에 공급하여 미세한 먼지는 집진하여 방출시키고 사용가능한 원자재는 제2호퍼(18)로 공급하며, 상기 제2호퍼(18)에 공급된 원자재를 다시 스크랩퍼가 설치된 제3이송컨베이어(19)로 공급하여 원자재의 두께를 균일하게 하는 정량공급공정과;

   상기 제3이송컨베이어(19)로부터 이송된 일정 두께의 세 겹의 원자재를 프레스금형에 의해 한 겹으로 압축시키는 정면공정과;

   상기 정면공정 후 제4이송컨베이어(21)에 의해 이송된 원자재를 1-2㎝ 정도의 작은 규격으로 절단하고 절단된 원자재를 스테인레스판에 적재시키는 전단공정과;

   상기 스페인레스판에 적재된 원자재를 5겹씩 적재한 후, 2대의 압축성형기(22)에 번갈아 적재하며, 상기 2대의 압축성형기(22) 중 1대의 압축성형기(22)에 원자재가 적재될시 다른 1대의 압축성형기(22)에서는 원자재가 압축성형되는 압축성형공정과;

   상기 압축성형공정 후 성형된 제품을 제5이송컨베이어(23)에 의해 집수조(24) 내의 냉각수에 담그고 상기 제품을 집수조(24) 내에서 서서히 이동시키면서 20-30℃로 냉각시키는 제품안정화공정과;

   냉각된 상기 제품을 집수조(24)에서 꺼내고, 이에 공기분사기로 공기를 분사하여 건조시키며, 제품은 이송컨베이어에 적재시키고 스테인레스판은 진공흡착패드에 의해 다시 전단공정으로 회송시키는 건조공정과;

   상기 건조된 제품을 압축성형하여 직육면체 형상의 철도 침목(1) 형상으로 가공하는 컵성형공정과;

   제조된 침목(1)을 팔레트로 적재장치에 적재하고, 이를 다시 제품창고에 적재하는 적재공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목 제조방법.
2. 철도 침목에 있어서,

   내층이 발포성 수지제에 가까운 비치밀조적 결합의 저밀도 단면층을 가지는 연성의 합성섬유층(2)으로 이루어지고,

   상기 합성섬유층(2)의 외표면 피막은 치밀조적 결합의 고밀도 고탄성 단면층을 이루며, 그 형태는 합성섬유층(2)의 외부를 둘러 쌓아 외층방수막(3)을 만드는 단면으로 형성된 것을 특징으로 하는 폐합성섬유를 원자재로 하는 철도 침목.