KR200215294Y1 - 발포수지 압축분쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발포수지 압축 분쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주로 발포화된 폴리스칠렌수지(스치로폴;Styropol) 등을 효과적으로 압축, 분쇄하여 이의 재활용작업을 보다 효율적이고 능률적으로 달성할 수 있도록 한 장치에 관한 것인 바,

본 고안은, 투입구(2) 하측 내부 분쇄실(3)에 설치되어 분쇄실(3)과의 분쇄유격(A)을 통해 소재를 압축, 분쇄하는 분쇄로울러(4)와, 분쇄로울러(4)로부터 분쇄된 분쇄입자가 호퍼(5)에 안내되어 투입되는 스크류(6)와, 스크류(6)의 축봉(6)에 형성되어 분쇄로울러(4)에서 분쇄된 분쇄입자를 배출구(10)측으로 진행시키면서 압축분쇄하는 나선익편(6a)과, 스크류(6)의 배출구(10)측에 결합되는 스크류커버(9)와, 스크류(6)의 축봉(7) 선측에 형성되고 배출구(10)측으로 갈수록 스크류커버(9)의 내경과의 간격이 좁아지도록 한 테이퍼부(8)와, 스크류(6)의 축봉(7) 선측에 결합되어 스크류(6)와 함께 회전구동하면서 배출구(10)로 배출되는 분쇄입자를 회전 커팅하는 회전커터(11)와, 분쇄로울러(4) 및 스크류(6)와 구동모터(12)를 연결하는 동력전달수단(13)으로 된 것이다.

Description

발포수지 압축분쇄장치

본 고안은 발포수지 압축 분쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주로 발포화된 폴리스칠렌수지(스치로폴;Styropol) 등을 효과적으로 압축, 분쇄하여 이의 재활용작업을 보다 효율적이고 능률적으로 달성할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스치로폼(발포(發泡) 폴리스틸렌;상표명, 이하 스치로폼이라 함)은 가볍고 단단하며, 완충효과가 우수하고 가격이 저렴한 장점으로 그 활용빈도가 넓어지고 있으나, 발포화된 스치로폼 재료들은 1회용이 주류를 이루고 있기 때문에 한번 사용 후에는 버리는 것이 대부분이며, 이러한 재료를 회수하여 열가소성수지로 가열하거나 특수 약품 등으로 가공하여 재활용방법 등이 널리 시행되고 있다.

그러나 이러한 재활용과정에 있어서, 가장 큰 문제는 스치로폼이 경량성인데 반하여 부피가 크기 때문에 소부피로 축소시켜 재활용을 위한 공장 등으로 이송, 운반하는 데 따른 물류비용 등이 고가로 소요되기 때문에 그 재활용가치가 떨어진다는 데에 있다.

일례로 과일 박스나 어패류 상자를 1톤 차량 가득히 실어 무게를 재어보면 그 무게가 고작해야 40∼50㎏ 정도밖에 나가지 않아 그 부피를 줄일 수 있다면 최소한 950㎏까지 더 실어 운반할 수 있는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 일부 농산물 시장 또는 대량으로 폐스치로폼을 배출하는 장소를 중심으로 폐스치로폼을 용융하거나 감용하는 장치를 구비하고 있지만 이러한 기존 장치는 구성이 복잡하고 부피가 비대하여 비교적 넓은 설치면적이 요구되고, 대용량의 모터나 히터 등을 사용하게 되어 전력의 소모가 많은 것임은 물론 고전압의 전기를 공급할 수 있는 안전장비 등의 여러 설비조건 등이 필수적으로 따르게 되며 기타의 여러 부수비용이 적지 않게 소요되어 그 효율성 면에서 극히 비현실적인 것이다.

물론, 상당한 대량으로 폐스치로폼 제품이나 자재를 생산 공급하는 측에서는 상기한 장치들이 유효한 수단이 될 수 있으나 소량으로 이러한 패자재(즉, 스치로폼)을 배출하는 업계 등지에서는 이러한 고가격과 넓은 설치면적을 필요로 하는 장치가 그 실용성을 인정받을 수 없는 것이다.

그리고, 기존에도 상기한 문제 해결을 위하여 주로 폐스치로폼을 비롯한 각종 폐합성수지를 압축, 분쇄, 용융시켜 부피축소, 감량하기 위한 장치가 다수 개발되어 있는 바, 이들은 설치부피가 작은 대신 구성이 복잡하거나 필요 이상의 많은 전력 등의 동력원을 요구하거나 구조는 단순한 대신 처리능력이 떨어지고 시간당 처리량이 적어 폐스치로폼을 재활용하기 위하여 저렴가의 재활용 비용이 요구되는 수단으로 그 효율성 등이 만족스럽지 못한 것이었다.

(참고문헌; 공개특허공보 제96-33688호, 공개특허공보 제97-5556호, 공개특허공보 제96-500000호, 공개특허공보 제96-31097호, 공개특허공보 제96-10210호, 실용신안공보 공고번호 제93-2451호, 공개실용신안공보 제96-32065호 등)

이에 본 고안에서는 비교적 간편하고 콤팩트한 구조로서 설치장소의 조건이 까다롭지 않고 설치가 용이하며, 적은 동력원으로 높은 에너지 효율성을 가지고 작업량(시간당 처리량)을 극대화할 수 있는 장치를 제공하여 폐스치로폼의 재활용 장치로서 상당한 경제적 이익을 도모할 수 있는 여러 잇점과 효과를 가지는 새로운 장치를 공급하고자 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 외형 사시도

도 2는 본 고안의 내부 구성을 보인 일부 분리 사시도

도 3은 본 고안의 요부 발췌 확대 사시도

도 4는 본 고안의 내부 구성을 보인 단면도

도 5는 본 고안의 내부 구성을 보인 측단면도

도 6은 본 고안의 요부 발췌 작용상태도

☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜

1;케이스 2;투입구

3;분쇄실 4;분쇄로울러

4a;커팅날 5;호퍼

6;스크류 6a;나선익편

7;축봉 8;페이퍼부

9;스크류커버 10;배출구

11;회전커터 12;구동모터

13;동력전달수단 14;투입관찰구

15;필터

도 1은 본 고안의 일 실시예를 보인 외형 사시도, 도 2는 본 고안의 내부 구성을 보인 사시도, 도 3, 4는 본 고안의 단면도를 각각 도시한 것으로,

폐스치로폼이 투입되는 케이스1의 투입구2에 분쇄수단과, 분쇄수단 하측에 스크류타입의 미분쇄수단을 구비한 것에 본 고안의 특징이 있는 바, 이하 본 고안의 구체적인 구성에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

케이스1 상부에 투입구2를 개구 형성하고, 투입구2 내부 분쇄실3 하측에 분쇄로울러4를 설치한다.

상기 분쇄로울러4는 케이스1 하측 구동모터12와 동력전달수단13으로 연결하여 회전구동되게 하는 바, 상기 분쇄로울러4는 분쇄실3과 소폭으로 분쇄유격A을 두고 회전되도록 설치하여 이의 분쇄유격A을 통해 투입된 폐스치로폼이 분쇄로울러4와 분쇄실3간의 분쇄공간A에서 분쇄작업되게 하며, 분쇄로울러4의 표면에는 스치로폼을 효과적으로 분쇄할 수 있도록 거친 줄 모양의 요철형 커팅날4a을 형성한다.

상기 분쇄로울러4 표면의 커팅날4a은 표면 외측으로 분쇄하고자 하는 발포수지 즉, 스치로폼의 벌집구조와 맞도록 격자 형 등 여러 가지 타입으로 실시할 수 있다.

그리고, 상기 분쇄로울러4가 설치된 분쇄실3 하측에는 호퍼5를 설치하여 분쇄로울러4에 의해 분쇄된 폐스치로폼의 분쇄입자가 스크류6측으로 안내될 수 있게 하고, 상기 호퍼5 하측에 스크류6를 설치한다.

상기 스크류6는 축봉7상에 배출구10측으로 나선익편6a이 와권상으로 형성되고 후단측에 분쇄로울러4와 동력전달수단13으로 연결되어 구동모우터12의 구동에 의해 분쇄로울러4와 함께 회전구동될 수 있게 한다.

한편, 상기 스크류6는 축봉7 선측이 배출구10 측으로 외향 경사지는 테이퍼부8를 형성하여 상기 테이퍼부8가 배출구10측으로 갈수록 스크류커버9의 내경과 밀접되게 즉 좁아지게 함으로서 스크류6에 의해 미분쇄된 폐스치로폼의 미분쇄입자가 배출구10를 통하여 배출되기 전까지 압축되도록 한다.

그리고, 상기 스크류커버9의 선측에는 축봉7에 결합되어 스크류6의 회전시 함께 회전구동할 수 있도록 회전커터11를 설치하여 스크류커버9와 축봉7의 테이퍼부8 사이를 통해 빠져나오는 미분쇄입자를 회전커터11가 다시 커팅처리하여 배출구10측으로 배출시킬 수 있게 한다.

상기에서 구동모터12와 분쇄로울러4 및 분쇄로울러4와 스크류6를 연동하는 동력전달수단13은 도시한 벨트전동타입이 아닌 체인전동타입 등 여러 동력전달수단으로 실시할 수 있음은 물론 분쇄로울러4와 스크류6를 각각의 동력원으로 회전구동시킬 수 있도록 함은 당연하다.

그리고, 케이스1의 상기 스크류6 외측에는 외부에서 스크류6의 작업상태와 안전유무 등을 작업자가 직접 확인할 수 있도록 투입관찰구14를 형성하고, 공기중의 분쇄입자가 여과되어 배기되도록 필터15를 설치한다.

도면중 미설명 부호 16은 콘트롤박스, 17은 캡너트를 도시한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 고안은 스치로폼의 입자결합구조를 이용한 분쇄원리를 적용하여 보다 효율적인 분쇄작업이 이루어지는 것이며, 소부피로서 설치공간을 많이 차지하지 않고 소요 동력원이 적으며, 시간당 처리량이 많아 우수한 작업효율성 등을 제공하는 것으로, 이하 본 고안의 구성을 통하여 작용에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

스치로폼의 조직구조를 확대하여 보면(현미경 배율 약 200∼300배율) 도 6과 같이 벌집과 비슷한 모양을 하고 있으며, 이러한 벌집구조 사이에 공기층이 형성되어 있음을 알 수 있다.(물론, 수지를 발포할 때 사용하는 가스나 발포 방식에 따라 조금씩 차이가 날 수 있음.)

이러한 벌집구조는 기하학적으로 아주 안정되고 튼튼한 구조로서 그 사이의 공기층과 함께 발포수지의 특징이나 완충성, 단열성, 내구성을 보장하는 것이다.

따라서, 발포화된 스치로폼을 압축함에 있어서는 스치로폼이 가지는 벌집구조의 각 지지면을 분해함으로서 공기층의 공기를 쉽게 빼내어 수지덩어리를 만드는 것이 바람직하다.

이와 같은 원리를 적용하여 본 고안은, 투입구2로 투입된 폐스치로폼이 분쇄로울러4에 압축되면서 분쇄되고, 다시 스크류6에 의해 미분쇄되는 과정을 거치게 된다.

즉, 투입구2로 투입된 폐스치로폼은 분쇄실3과 분쇄로울러4간의 분쇄유격A을 통해 하측 호퍼5로 밀려들어가게 되는 바, 이는 분쇄로울러4가 구동하면서 표면에 돌출 형성된 커팅날4a이 폐스치로폼의 조직구조를 압축함과 동시에 조직내부를 물고 들어가 이들 조직간의 지지면을 이완시켜 분쇄시키게 되는 것이며, 이러한 과정으로 압축, 분쇄된 폐스치로폼의 분쇄입자는 분쇄로울러4의 회전구동에 의해 호퍼5측으로 낙하된다.

낙하된 분쇄입자는 호퍼5에 안내되어 스크류6측으로 투입되고, 스크류6에 투입된 분쇄입자는 스크류6의 회전구동력으로 압축되면서 재분쇄되고 배출구10측으로 이송되어 테이퍼부8와 스크류커버9 사이에서 압축된다.

여기에서 일부 분쇄입자는 분쇄로울러4의 회전구동에 의한 마찰력으로 용융상태, 즉 일부 녹은 상태에서 다시 순간적으로 냉각, 고형화되어 분쇄입자와 함께 호퍼5를 통하여 스크류6측으로 이동하게 되고, 스크류6에서 이송, 압착되어 선측 의 테이퍼부8에서 압착되며, 회전커터11에 의해 다시 재 커팅 분쇄되어 배출되는 것이다.

또한, 상기에서 분쇄입자와 함께 딸려온 공기는 필터15를 통하여 분쇄입자가 여과되어 배기되고, 배출구10측으로 좁아지는 스크류6에 의해 서서히 배출구10측으로 진행하게 되는 분쇄입자는 전술에서 살펴본 바와 같이 스크류6의 좁은 공간에 의해 압축과 함께 분쇄작용이 일어나게 되고 회전커터11에 의해 커팅되어 펠레트(pellet)상의 분쇄입자가 최종적으로 얻어지는 것이다.

이와 같이 본 고안은 스치로폼을 이루는 벌집구조의 각 지지면을 분해하여 공기층의 공기를 쉽게 빼내어 수지덩어리를 만드는 원리를 적용함으로서, 기존과 같이 순수압력 에너지만으로 분쇄작업을 수행하는 기존의 장치에 대하여 우수한 작업효율성을 달성하게 되는 것이다.

통상 기존의 대형 압축기의 원리는 대형 커팅날로 스치로폼을 일단 분쇄(직영 약 1㎝ 정도)하고, 대형 스크류로 보내어 스크류의 구르는 압력을 이용하여 용융점까지 도달되게 한 다음 배출하게 되는 것으로, 이러한 기존 장치는 순수하게 압력 에너지만을 요구하게 되어 당연히 스크류의 길이가 길어야 하므로(구르면서 압력을 높여줌) 대형이면서도 스크류를 비교적 길게 형성할 수 밖에 없고, 용융점까지 일단 도달한 스크류는 한번 작업을 멈추게 되면 전기히터 등으로 가열하여 내부에 굳어있는 스치로폼을 녹이는 작업시간을 필요로 하게 되는 등, 여러 번거로움 등이 따르게 되지만 본 고안은 압축열에만 의존하는 것이 아니라 분쇄로울러4에 의해 1차적으로 스치로폼의 벌집구조에서 공기층의 공기를 빼냄으로서 일차 압축효과(부피축소)를 얻을 수 있고, 이는 스크류6측에서 부하를 최대한 줄일 수 있게 되어 기존과 같이 길이가 긴 대형의 스크류방식(스치로폼 덩어리가 구르는 압력열에 의해 녹으면서 공기층을 배출)이 필요치 않게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 분해, 압착, 커팅 순의 매우 간편한 구조로서 고효율성을 달성할 수 있게 하여 장치의 부피와 복잡성을 최소화, 콤팩트화하고, 분쇄로울러4가 스치로폼의 조직구조를 붕괴해 버림으로서 스크류6측에서 용융점 이상의 압력(일반사출기)에너지가 필요치 않아 높은 에너지 효율성을 제공할 수 있게 되는 것으로, 본 고안은 상기 언급한 바 외에도 폐스치로폼을 재활용하기 위한 수거 및 이송, 운반 등에 필요한 소요경비 등의 최소화 등으로 폐스치로폼의 재활용에 있어서 상당한 경제적 이익 등의 여러 잇점과 효과를 득할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 투입구2 하측 내부 분쇄실3에 설치되어 분쇄실3과의 분쇄유격A을 통해 소재를 압축, 분쇄하는 분쇄로울러4와, 분쇄로울러4로부터 분쇄된 분쇄입자가 호퍼5에 안내되어 투입되는 스크류6와, 스크류6의 축봉6에 형성되어 분쇄로울러4에서 분쇄된 분쇄입자를 배출구10측으로 진행시키면서 압축분쇄하는 나선익편6a과, 스크류6의 배출구10측에 결합되는 스크류커버9와, 스크류6의 축봉7 선측에 형성되고 배출구10측으로 갈수록 스크류커버9의 내경과 간격이 좁아지는 테이퍼부8와, 스크류6의 축봉7 선측에 결합되어 스크류6와 함께 회전구동하면서 배출구10로 배출되는 분쇄입자를 커팅하는 회전커터11와, 분쇄로울러4 및 스크류6와 구동모터12를 연결하는 동력전달수단13을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포수지 압축분쇄장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분쇄로울러4의 표면에는 분쇄작업하고자 하는 소재의 조직구조를 와해, 붕괴시킬 수 있는 커팅날4a을 구비한 것을 특징으로 하는 발포수지 압축분쇄장치.