KR20030024369A

KR20030024369A - 플라스틱폐자재를 이용한 3층 플라스틱 흄관 및 그제조방법과제조장치

Info

Publication number: KR20030024369A
Application number: KR1020010057490A
Authority: KR
Inventors: 박운용
Original assignee: 박운용
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-26
Also published as: WO2003024685A1; KR100436852B1

Abstract

본 발명은 통상 폐기되는 특히 농업용 폐플라스틱, 폐비닐 등의 플라스틱폐자재를 이용하여 다층의 나선형 중첩구조의 중간폐자재층 파이프 구조를 이루고, 폐자재가 아닌 플라스틱 원료를 그 내외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱을 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도와 내외면의 기밀성이 증대되고, 나아가 내외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 미려한 외관과 함께 우수한 3층 구조의 플라스틱 흄관을 제공한다.

그 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관은, 중간폐자재층(1b)이 형성되기 직전에 용융된 플라스틱 원료를 인장기(30)의 회전롤러(31)표면에 압출시킴으로써 권선되어 최내각층으로 형성되는 한 층의 내피(1a)와, 상기 중간폐자재층(1b)이 권선된 직후에 그 중간폐자재층(1b)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시킴으로써 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피(1c)를 포함하여 구성되며; 상기 중간폐자재층(1b)은, 상기 플라스틱 폐자재를 원료로 하여 다단계로 파쇄, 혼합 및 용융하여 상기 내피(1a)의 외부표면상으로 압출되고 그 내피(1a)의 외부표면과 접합되며, 압출시 다층의 나선형 중첩구조로 인장기(30)에 의해 권선되고, 중첩구조로 권선되는 때에 표면을 열풍으로 가열함으로써 다층간의 완벽한 접합이 이루어진 것을 특징으로 하며, 그 플라스틱 흄관(1)을 제조하기 위한 방법과 장치가 제공된다.

Description

플라스틱폐자재를 이용한 3층 플라스틱 흄관 및 그 제조방법과 제조장치{PLASTIC PIPE OF TRIPLE LAYERS USING PLASTIC SALVAGE AND ITS MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관 및 그 제조방법과 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 통상 폐기되는 특히 농업용 폐플라스틱, 폐비닐 등의 플라스틱폐자재를 이용하여 다층의 나선형 중첩구조의 중간폐자재층 파이프구조를 이루고, 폐자재가 아닌 플라스틱 원료를 그 내외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱을 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도와 내외면의 기밀성이 증대되고, 나아가 내외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 미려한 외관과 함께 우수한 3층 구조의 플라스틱 흄관에 관한 것이다.

종래, 일반적으로 나선형으로 감는 층을 갖는 열가소성 플라스틱으로 이루어진 다층적층관을 제조하는 것이 널리 알려져 있으며, 각 층이 서로 오버랩하여 감겨지며, 다양한 구조의 소형관을 권선하여 대형관을 형성하는 것도 알려져 있다. 또한, 이와 같은 적층관을 완전하게 형성하지 않고, 두 개의 나선형으로 감은 평평한 층사이에 각각 선형으로 된 중공실 형상을 서로 분리하여 설치하는 방법도 알려져 있다. 이와 같이 다층 구조의 플라스틱 흄관으로는 여러 가지의 구조가 개발되어 있고, 또한, 그 제조방법이나 제조장치도 개발되어 있다.

그 일예로서 특허출원공개번호 제99-001314호로 개시된 내압합성수지관은, 나선오목볼록 파형의 형상으로 형성되고, 합성수지관벽의 두께안에 금속제 보강띠판이 관벽에 매설되어 내압을 향상시키고 있다. 그 금속제 보강띠판이 중첩되거나 특수한 구조로 형성됨으로써 관벽 전체에 걸쳐 보강이 이루어지고 있으나, 이러한 보강구조로 인하여 고가로 되고, 제조가 복잡하게 된다는 문제가 있다.

또한, 특허출원공개번호 제99-032911호로 개시된 다층관의 제법은, 거의 원형프로파일을 갖는 적층관의 외면이 평활하지 못하고, 불안정하게 팽창된다는 결점을 해소하기 위한 것으로, 단면능형 또는, 구형의 중공실 프로휠로 이루어진 소형관을 그 프로휠의 형상 안전성이 달성된 후, 그 내면 및 측면을 가소화하여 인접 측면이 서로 융착되도록 한 것이며, 이러한 구조는 원료는 적게 소모되는 데에 비하여 소정의 구조의 소형관을 형성하여야 하기 때문에 공정이 복잡해지고 단가가 높아지는 문제가 있다.

또, 폐기되는 플라스틱폐자재를 이용한 특허출원공개 제1999-24148호(공개일자: 1999년03월25일, 출원번호 제1998-054767호)로 공개된 폐플라스틱을 이용한 스파이럴 파이프 및 그 성형장치는, 폐플라스틱이나 폐필름 등을 이용하여 압출성형기에서 내부가 체워지는 사각형의 프로파일을 성형하고 양측에서 보조압출기를 이용하여 수지를 공급하여 프로파일을 접합시키는 과정을 통하여 성형되는 폐플라스틱을 이용한 스파이널 파이프 및 그 성형장치인 것으로, 왕겨,벼짚 등 농작물 부산물 등을 배합하여 사용한 것이다.

이러한 스파이럴 파이프는, 종래의 소형관 프로파일과 접착원료의 온도편차로 인하여 접착이 제대로 이루어지지 못하며, 내부가 빈 공간상태이므로 하중에 효과적이지 못하여 하중이나 외압에 의해 접합부위가 취약하여 쉽게 파단되거나 분리되는 현상을 해결하고, 나아가, 폐플라스틱외 농작물 부산물 등으로 사각형의 프로파일을 성형하고 양측에서 수지를 공급하여 H빔 구조의 스파이럴 파이프를 성형함으로써 견고성을 제공하는 것이지만, 여전히 농작물 부산물 등으로 사각형 프로파일을 성형하여야 하기 때문에 방법과 장치가 복잡하게 되며, H빔을 성형하더라도 그 접합부위가 취약하게 되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 농작물 부산물 등을 이용하고 있어 강도면에서 저하되는 것을 피할 수는 없다는 문제가 있다.

또, 특허 제255842호(등록일자: 2000년02월16일, 출원번호 제1997-34994호)로 등록된 폐합성수지를 이용한 파이프의 제조장치는, 유입된 폐합성수지 원료를 스크류축에 의하여 압출이송시키는 압출부재와, 상기 압출부재의 외측에 장치되어 원료를 용융시키기 위하여 열이 순환되는 가열실과, 상기 압출부재의 출구측에 설치되어 압출부재에 유출된 원료가 일시 담겨지는 원료저장부로 구성하며, 상기 원료저장부에서 유출되는 원료를 상기 권취기로 공급하는것을 특징으로 하는 것으로, 이송부에서 이송한 폐합성수지 원료를 압출전에 원료저장부에 적재함으로서, 원료내에서 발생한 기포나 원료를 이송과정중에 생긴 공간부가원료저장부내에서 용융된 원료의 침전에 따라 상승, 제거되기 때문에 우수한 품질의 파이프를 제조할 뿐만 아니라, 환경오염의 발생없이 무공해 재생처리하는 폐합성수지를 이용한 파이프의 제조장치를 제공하는 것이라고 하지만, 1대의 용융압출기로서 물성이 각기 다른 성질의 오염된 특히 농업용 플라스틱폐자재를 합성시키는 것은 불가능하며, 또한, 원료저장부는 일정한 압력이 가해지지 아니하고는 균일하게 원료가 유동되어 인출될 수는 없는 것이어서 원료저장부에 일시 침전된 상태로 적재시켜 불필요한 빈 공간부와 큰 기포들을 제거한다고는 하지만, 저장원료의 최대점고 최저점사이에는 이러한 조건을 충족시킬 수 없을 뿐만 아니라, 또한, 원료저장부에서 용융된 상태의 원료를 경화되지 않을 정도의 온도로 유지시킨다고 하지만, 이러한 온도에서는 경사판을 따라 이송로울러측으로 이동되는 것조차 어렵다는 문제가 있으며, 또, 원료가 원료저장부에 적재된 상태로 정지된 후, 재가동시키고자 하는 때에는 원료저장부의 적재된 원료를 용융시켜야 하기 때문에 많은 시간이 필요하기 때문에 상당히 재가동이 어렵다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은, 상술한 폐자재를 이용한 흄관 자체와 그 제조방법 및 제조장치의 문제점들을 해결하기 위하여 연구개발된 것으로서, 통상 폐기되는 특히 농업용 폐플라스틱, 폐비닐 등의 플라스틱폐자재를 이용하여 다층의 나선형 중첩구조의 중간폐자재층 파이프 구조를 이루고, 폐자재가 아닌 플라스틱 원료를 그 내외면에 압출, 접합하여 형성함으로써 재생 플라스틱을 사용하여 자원의 재활용과 환경보호가 가능하며, 간단한 구조로도 내압강도와 내외면의 기밀성이 증대되고, 나아가 내외피만을 신규의 플라스틱 원료를 사용하여 미려한 외관과 함께 우수한 3층 구조의 플라스틱 흄관을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 제조되는 플라스틱폐자재를 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관의 구조를 도시한 길이방향 부분단면도,

도 2는 본 발명의 장치에 의해 플라스틱폐자재를 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관의 제조방법의 일실시예를 도시한 공정도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱폐자재를 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관의 제조장치의 일실시예를 도시한 구성도,

도 4는 도 3에서 플라스틱폐자재를 공급하여 다층의 나선형 중첩구조의 중간폐자재층을 압출하기 위한 중간폐자재층압출기의 3차 용융기의 일실시예를 도시한 개략구성도,

도 5는 도 3에서 플라스틱원료를 공급하여 내피 또는 외피를 압출하기 위한 내피압출기 또는 외피압출기의 일실시예를 도시한 개략구성도,

도 6는 도 3에서의 내피압출장치의 의 1차 파쇄용융기의 파쇄, 가열, 혼합, 이송을 위한 쌍스크류부분을 도시한 부분확대 단면한 구성도,

도 7은 도 3의 분배함의 외부구조를 도시하는 정면도,

도 8은 분배함의 내부 구성을 도시하는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 플라스틱 흄관(본 발명)1a: 내피

1b: 중간폐자재층1c: 외피

10: 중간폐자재층압출기10a: 3차 용융기

10b: 2차 용융기10c: 1차 파쇄용융기

14a,14b,14c: 쌍스크류부14d: 보일러부

14e,16b: 전기히터14': 실린더

15a,15c: 전진스크류부15b: 후진스크류부

16: 투입관17: 투입구

18: 분배함19: 압출롤러

20: 내피압출기20a: 외피압출기

30: 인장기31: 회전롤러

35: 열풍노즐

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일실시예에 따른, 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관은, 열가소성 플라스틱으로 이루어지고 적어도 플라스틱 폐자재를 파쇄, 용융 및 압출함으로써 나선형으로 권선된 중간폐자재층을 포함하여 구성되는 플라스틱 흄관에 있어서: 상기 중간폐자재층이 형성되기 직전에 용융된 플라스틱 원료를 인장기의 회전롤러표면에 압출시킴으로써 권선되어 최내각층으로 형성되는 한 층의 내피와, 상기 중간폐자재층이 권선된 직후에 그 중간폐자재층의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시킴으로써 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피를 포함하여 구성되며; 상기 중간폐자재층은, 상기 플라스틱 폐자재를 원료로 하여 다단계로 파쇄, 혼합 및 용융하여 상기 내피의 외부표면상으로 압출되고그 내피의 외부표면과 접합되며, 압출시 다층의 나선형 중첩구조로 인장기에 의해 권선되고, 중첩구조로 권선되는 때에 표면을 열풍으로 가열함으로써 다층간의 완벽한 접합이 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 열가소성 플라스틱 원료를 용융, 압출하여 나선형으로 권선, 파이프를 형성하는 적어도 한 층의 내피와, 적어도 열가소성 플라스틱 폐자재를 포함하여 파쇄, 용융 및 압출하여 그 내피가 권선된 직후에 그 내피의 외면에 나선형으로 권선,접합되는 중간폐자재층과, 그 중간폐자재층의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피를 포함하여 구성되는 3층 플라스틱 흄관의 제조방법에 있어서: 수집된 플라스틱폐자재(PE, 나일론, PP 등)를 선별,세척하여 폐자재투입구를 통해 1차 파쇄용융기로 투입시키는 투입단계; 그 1차 파쇄용융기에서 투입된 플라스틱폐자재를 300℃전후의 온도로 가열하면서 쌍스크류부의 전진스크류부로 전진하여 이송시킴으로써 파쇄시키고 용융시키며, 다시 후진스크류부로 후진시켜 비용융폐자재를 용융된 폐자재와 혼합시켜 용융시킨 후, 전진스크류부로 전진, 이송하여 용융시키는 1차 파쇄/혼합/용융단계; 그 파쇄,혼합,용융된 플라스틱폐자재를 2차 용융기의 폐자재투입구로 투입하여 쌍스크류부에 의해 이송시키면서 250℃ 전후의 온도로 계속 가열하는 2차 용융단계; 2차 용융기로부터 폐자재투입구를 통해 투입된 용융 플라스틱폐자재를 3차로 가열, 250℃전후의 온도로 유지하면서 분배함의 투입구로 투입시키는 3차 용융단계; 인장기상에 권선된 내피상으로 상기 분배함에 투입된 용융 플라스틱폐자재를 한쌍의 롤러에 의해 조절된 공급양으로 압출시키는 폐플라스틱의 분배/압출단계; 내피상으로 압출되는 플라스틱폐자재가 인장기의 회전에 따라 나선구조의 중간폐자재층을 형성하는 중간폐자재층 형성단계; 그 인장기상에서 밀려나는 나선 파이프 구조의 중간폐자재층의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 외피를 형성시키는 외피압출권선단계; 그리고, 외피가 코팅된 플라스틱 흄관을 실온으로 냉각하여 원하는 모양이 유지되게 하고, 규격화된 길이로 절단하는 완전냉각/절단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관의 제조방법을 제공한다.

또, 본 발명은, 압출되는 용융된 플라스틱 원료 또는 플라스틱폐자재를 하나 또는 다수의 회전롤러의 회전에 의해 관형상으로 형성시키면서 나선형으로 그 회전롤러의 외면에서 외측으로 밀어내는 인장기와, 열가소성 플라스틱 원료를 용융, 압출하여 인장기상에서 나선형으로 권선함으로써 한 층의 내피를 형성하는 내피압출기와, 상기 내피의 외면에 나선형으로 권선,접합시켜 중간폐자재층을 형성하도록 적어도 열가소성 플라스틱 폐자재를 파쇄, 용융 및 압출하기 위한 중간폐자재층압출기와, 그 중간폐자재층의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 한 층의 외피를 형성시키기 위한 외피압출기를 포함하여 구성되는 3층 플라스틱 흄관의 제조장치에 있어서: 상기 중간폐자재층압출기가, 각각 분리된 1차 파쇄용융기, 2차 용융기 및 3차 용융기를 포함하여 구성되며; 그 1차 파쇄용융기, 2차 용융기 및 3차 용융기는, 각각 수집된 플라스틱폐자재(PE, 나일론, PP 등) 또는 용융된 플라스틱폐자재가 투입되는 원료투입구와, 투입된 플라스틱폐자재를 파쇄시키면서 혼합시키는 쌍스크류부와, 그 쌍스크류부를 밀폐시키는 실린더와, 그 실린더의 외면을 가열하기 위한 다수의 전기히터밴드 및/또는 다수의 히팅버너를 지니는 보일러부를 포함하여 구성되고, 상기 쌍스크류부의 전진스크류부에 의해 일방향으로 이송되는 용융된 플라스틱폐자재중 용융된 플라스틱폐자재를 실린더와의 사이에서 통과시키고, 용융되지 아니한 비용융폐자재를 후진시켜 용융된 플라스틱폐자재와 혼합시킴으로써 용융을 보장하도록 상기 쌍스크류부중 적어도 하나는 전진스크류부와 후진스크류부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관의 제조장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 발명에 제조되는 플라스틱폐자재를 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관(1)의 구조를 도시한 길이방향 부분단면도로서 그 일부상세도와 함께 도시되며, 도 2에는 도 1의 플라스틱 흄관의 제조방법의 일실시예가 공정도로 도시되고, 도 3 내지 도 8에는 본 발명의 일실시예에 따른 플라스틱폐자재를 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관의 제조장치의 일실시예가 개략구조도로 도시된다.

도 1에서 그 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관(1)은, 내피(1a)(내층)(1a), 중간폐자재층(1b) 및 외피(1c)(외층)(4)으로 구성되며, 그 중간폐자재층(1b)은, 플라스틱 폐자재를 원료로 하여 다단계로 파쇄, 혼합 및 용융하여 상기 내피(1a)의 외부표면상으로 압출되고 그 내피(1a)의 외부표면과 접합되며, 압출시 다층의 나선형 중첩구조로 권선기 즉, 인장기(30)에 의해 권선되고, 중첩구조로 권선되는 때에 표면을 열풍으로 가열함으로써 다층간의 완벽한 접합이 이루어진 것이다.

상기 내피(1a)는, 중간폐자재층(1b)이 형성되기 직전에 용융된 플라스틱 원료를 인장기(30)의 회전롤러(31)표면에 압출시킴으로써 권선되어 최내각층을 형성하고, 외피(1c)는, 상기 중간폐자재층(1b)이 권선된 직후에 그 중간폐자재층(1b)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시킴으로써 최외각층으로 형성된다.

상기 중간폐자재층(1b)은, 그 단면구조에 있어, 3 내지 6층으로 형성되는 것으로, 총두께가 10cm인 경우, 각 층은 약 1.7cm 내지 3.3cm로서 대략 1.5 내지 3cm의 두께로 압출되고 경사지게 권선되어 다층구조를 이루게 된다.

이와 같은 구조의 폐플라스틱을 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관(1)은, 내피(1a), 중간폐자재층(1b) 및 외피(1c)으로 나선으로 권선되어 파이프를 형성할 뿐만 아니라, 중간폐자재층(1b)을 플라스틱폐자재의 다층의 나선형 중첩구조로 두껍게 형성되고, 내피(1a) 및 외피(1c)을 신규의 플라스틱 원료로 얇게 형성됨으로써 중간폐자재층(1b)이 높은 강도를 지니게 되며, 내외피(1a,1c)에는 불순물이 없어 미려한 외관을 지니게 되기 때문에 다양한 용도로 사용될 수 있고, 자원의 재활용과 함께 원료의 절감을 도모할 수 있게 된다.

이러한 플라스틱 흄관(1)을 제조하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 제조장치의 구성은 다음과 같다.

도 3에서 인장기(30)는, 그 내피압출기(10)에서 압출되는 용융된 플라스틱 폐자재를 회전롤러(31)의 회전에 의해 나선형 관형상으로 형성시키면서 냉각수단에 의해 냉각시키고 그 회전롤러(31)의 외면에서 외측으로 권선된 관을 밀어내도록 구성된다(공지된 바와 같이 다수의 롤러에 의할 수도 있음).

내피압출기(20)와 외피압출기(20a)는, 종래의 나선형 관을 형성하기 위해 플라스틱원료를 용융,압출하기 위한 것으로, 일예로 도 5에 도시된 바와 같이 플라스틱 원료(PE, 나일론, PP 등)를 투입시키기 위한 원료투입구(22)가 형성되고, 종래와 같이 투입된 플라스틱 원료를 가열하여 압출시킬 수 있도록 용융시키기 위해 300℃ 전후로 가열되어 유지되는 1차 용융기(24)와 용융된 플라스틱원료를 인장기(30)측으로 이송시키는 부분으로 250℃전후로 가열되어 유지되는 2차 용융기(26)를 포함하여 구성되며, 그 2차 용융기(26)의 단부에는 압출다이 내지 가이드가 부착되는 것으로, 이러한 내피압출기(20) 및 외피압출기(20a)의 구체적인 설명은 생략된다.

중간폐자재층압출기(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 파쇄용융기(10c), 2차 용융기(10b), 3차 용융기(10a) 및 분배함(18)을 포함하여 구성되며, 그 1차 파쇄용융기(10c)는, 도 6에 구체적으로 도시된 바와 같이, 수집된 플라스틱 폐자재(PE, 나일론, PP 등)를 선별,세척하여 투입시키기 위한 원료투입구(12c)를 지닌다. 또, 투입된 플라스틱 폐자재를 300℃전후의 온도로 3 내지 7분간 가열하여 혼합시키도록 실린더(14')내에서 회전하는 쌍스크류부(14c)와 보일러부(히팅버너부)(14d)를 지닌다.

상기 쌍스크류부(14c)는 도 6에 도시된 바와 같이 그 전진스크류부(15a)에 의해 일방향(상세도에서 좌측방향)으로 이송되는 용융된 플라스틱폐자재중 용융된 플라스틱폐자재를 실린더(14')와의 사이에서 통과시키고, 용융되지 아니한 비용융폐자재를 역방향(상세도에서 우측방향)으로 후진시켜 용융된 플라스틱폐자재와 혼합시킴으로써 용융을 보장하도록 전진스크류부(15a,15c)와 후진스크류부(15b)를 포함하여 구성되는 바, 그 전진스크류부(15a,15c)가 쌍스크류부(14c)의 대부분을 구성되며, 중간에 1 내지 3개의 스크류가 반대방향으로 되어 후진스크류부(15b)가 형성된다. 이러한 전진스크류부(15a,15c) 및 후진스크류부(15b)는 구체적인 구조면에서는 다양하게 구성될 수 있으며, 일예로 하나의 축상에 설치되는 분리된 스크류 구조일 수도 있다.

또한, 2차 용융기(10b)도 도 6에서와 같이 1차 파쇄용융기(10c)로부터 이송되는 가열,혼합된 플라스틱 폐자재를 투입시키기 위한 투입구(12b)를 지니며, 다시 한번 300℃ 전후의 온도로 계속 가열하면서 파쇄시키도록 쌍스크류부(14b)와 보일러부(히팅버너부)(14d)를 지닌다. 또, 그 쌍스크류부(14b)도, 상기 1차 파쇄용융기(10c)의 쌍스크류부(14c)와 같이 구성될 수 있다.

3차 용융기(10a)는, 도 4에 도시된 바와 같이 2차 파쇄용융기(10b)에서 이송된 플라스틱 폐자재를 250℃전후의 온도로 유지하여 분배함(18)으로 이송시키도록 구성된다. 이 3차 용융기(10a)에서의 3차 용융단계에서는 1차 및 2차에서 대부분 파쇄되어 있어 더 이상 파쇄가 불필요하고 거의 전부 용융되어 더 이상 용융할 필요가 없지만, 도 4에서는 쌍스크류부(14a)가 채용됨으로써 더욱 밀도를 균일하게 할 수 있도록 혼합시키고, 혹시 잔류하는 잔여 덩어리를 파쇄시키는 것이 가능하게 된다.

분배함(18)은, 그 3차 용융기(10a)에서 공급되는 용융 플라스틱 폐자재를 투입관(16)을 거쳐 투입되기 위한 투입구(17)를 지니며, 도 7 및 도 8에 상세하게 도시된 바와 같이, 한쌍의 압출롤러(19)에 의해 공급양을 조절하고 일정한 두께와 폭으로 인장기(30)로 압출시키도록 구성되는 것이 연속생산의 측면에서 바람직하다. 즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 분배함(18)은 한쌍의 압출롤러(19)의 간격을 조절하여 두께를 조절하기 위한 조절핸들(19a)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 압출 폭을 조절할 수 있도록 한쌍의 압출롤러(19)에 접촉되게 폭의 조절이 가능한 가이드가 설치되거나, 또는 한쌍의 압출롤러(19)의 회전속도를 조절하기 위한 모터의 제어수단을 포함하여 구성될 수도 있다.

또, 3차 용융기(10a)로부터 압출되는 플라스틱폐자재가 내피(1a)상에 다층의 나선형 중첩구조로 권선되는 때에 권선되기 전에 그 압출되는 플라스틱폐자재의 표면으로부터 수분 등을 배출시키고, 그 표면을 용융시켜 서로 접합되도록 열풍을 가하는 열풍노즐(35)을 포함하여 구성된다.

그 이외에도 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관의 제조장치는, 종래의 공지된 기술에 따라, 인장기(30)로부터 권선되어 이송되는 플라스틱 흄관(1)을 냉각시키기 위한 냉각수단, 외피(1c)가 권선된 후에는 플라스틱 흄관(1)의 외면을 평탄하게 하기 위한 가압롤러, 일정한 길이로 절단하는 절단장치 등을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 제조장치를 이용하여 폐플라스틱을 이용한 3층 구조의 플라스틱 흄관(1)의 제조방법은, 도 2에서 중간폐자재층(1b)의 제조방법을 중심으로 설명되며, 내피(1a)과 외피(1c)은 주로 종래의 방법으로 형성되므로 그 구체적인 설명은 생략된다. 즉, 종래의 공지된 기술에 따라 내피(1a)와 외피(1c)는 인장기(30)상으로 압출되어 나선형으로 권선되면서 충진제(보조 용융기로 공급될 수 있음)로 접합되거나, 일부분이 중첩되어 접합될 수 있다.

먼저, 플라스틱폐자재를 이용한 3층 플라스틱 흄관의 중간폐자재층(1b)의 제조방법은, 선별·투입단계, 1차 파쇄용융단계, 2차 용융단계 및 3차 용융단계를 거쳐 플라스틱폐자재가 용융상태로서 압출될 수 있게 된다.

도 2 및 도 3에서 그 폐플라스틱의 압출이전에, 먼저 중래의 기술에 의한 내피 압출단계가 실시되어 인장기(30)의 회전롤러(31)상에 권선되어 있는 상태인 바, 이 때 도 3에서와 같이, 내피압출기(20)에 의해 용융된 플라스틱을 일정한 두께와 폭으로 인장기(30)의 회전롤러(31)의 외면측으로 압출시키고 그 회전롤러(31)의 외면에서 외측으로 밀어냄으로써 나선형 관형상의 내피(내층)(1a)이 형성되게 된다.

이와 같이 하여 내피(1a)을 형성하면서 내피(1a)의 외면이 응고되지 아니하는 동안에, 가급적 내피(1a)이 나선형태로 권선된 직후에 그 내피(1a)의 표면에 상술한 바와 같이 용융된 폐플라스틱을 압출시켜 다층의 나선형 중첩구조로 중간폐자재층(1b)을 권선하게 된다.

이와 같이 권선되는 중간폐자재층(1b)은, 먼저, 도 2 내지 도 6에서와 같이 선별,세척, 투입단계(단계S01)에서 수집된 플라스틱 폐자재(PE, 나일론, PP 등)를 선별하여 흙 등의 오염물질을 세척하고 건조시켜 1차 파쇄용융기(10c)의 원료투입구(12a)로 투입하고 1차 파쇄/혼합/용융단계(단계S02)를 실시한다. 그 1차 파쇄/혼합/용융단계(단계S02)에서는 1차 파쇄용융기(10c)로 투입된 플라스틱폐자재들이 쌍스크류부(14c)의 전진스크류부(15c)에 의해 파쇄되면서 전진,이송되고(단계S21), 보일러부(히팅버너부)(14d)에 의해 300℃전후의 온도로 3 내지 7분간 가열하여 혼합시킨다. 그 보일러부(히팅버너부)(14d)의 열원은 가스, 유류 또는 투입시의 폐자재로 가열시킬 수 있다.

이와 같이 전진이송되는 플라스틱폐자재는, 후진스크류부(15b)에 이르러서는, 파쇄되었지만 용융되지 아니한 플라스틱폐자재 덩어리들이 실린더(14')와의 틈새를 통과하지 못하고 후진스크류부(15b)에 의해 후진방향으로 이송되게 됨으로써 전진하는 용융 플라스틱폐자재들과 혼합이 일어나게 되어, 그 비용융된 플라스틱폐자재의 용융을 촉진하게 된다(단계S22). 그 뒤, 용융된 플라스틱폐자재들과 작은 플라스틱폐자재 덩어리들은 전진스크류부(15c)의 전진압력에 의해 그 후진스크류부(15b)를 통과하여 전진스크류부(15a)에 의해 전진, 이송됨으로써 더욱 파쇄되고, 혼합되며 용융되어(단계S23) 2차 용융기(10b)의 원료투입구(12b)로 투입되게 된다. 이때, 대기중으로 1차로 각종 가스, 수분 등을 증발시킬 수 있게 된다(단계S24).

이와 같이 하여 2차 용융기(10b)로 투입된 2차 용융단계(단계S03)에서는 그 가열,혼합된 플라스틱 폐자재를 쌍스크류부(14b)에 의해 더욱 파쇄 내지 혼합시킴과 동시에 보일러부(히팅버너부)(14d)에 의해 300℃ 전후의 온도로 계속 가열하여 3차 용융기(10a)의 원료투입구(12a)로 투입하게 되며, 이때, 2차로 각종 가스, 수분 등을 증발시킬 수 있게 된다(단계S34). 이와 같은 2차 용융단계(단계S03)도 위의 1차 파쇄/혼합/용융단계(단계S02)에서와 같이 쌍스크류부(14b)가후진스크류부(15b)를 포함함으로써 파쇄 및 용융이 상술한 바와 같이, 3단계로 구분되어 실시될 수도 있다(단계S31, 32, 33).

그 뒤, 3차 용융단계에서는, 3차 용융기(10a)에서 이송된 용융 플라스틱 폐자재를 3차로 가열, 250℃전후의 온도로 유지하면서 쌍스크류부(14a)로 더욱 용융된 플라스틱폐자재를 혼합하여 밀도와 조성을 더욱 균일하게 한 후, 분배함(18)으로 이송시킨다. 이때에도 위의 1차 파쇄/혼합/용융단계(단계S02)에서와 같이 쌍스크류부(14a)가 후진스크류부(15b)를 포함함으로써 더욱 혼합 및 용융이 균일하게 일어나게 된다.

상기 1차 파쇄/혼합/용융단계(단계S02) 및 2차 용융단계(단계S03)에서는 쌍스크류부(14c,14b)의 스크류 몸체인 실린더 외부온도가 400℃내외로 유지되고, 3차 용융단계에서는 실린더 외부온도를 300℃내외로 유지되는 것이 바람직하다.

플라스틱폐자재의 분배/압출단계(단계S06)에서는 그 분배함(18)에 이송된 용융 플라스틱 폐자재를, 한쌍의 롤러(19)에 의해 조절된 공급양으로 인장기(30)로 압출된다. 이때, 이미 내피(1a)가 권선되어 있으므로(단계S10), 그 내피(1a)의 외면으로 압출되게 된다.

이와 같이 플라스틱폐자재가 내피(1a)의 외면상으로 압출되는 때에 중간폐자재층(1b)을 도 1에 도시된 바와 같이 다층의 나선형 중첩구조로 권선하여 접합시키기 위해 열풍노즐(35)에 의해 단계S07에서 분배함(18)으로부터 압출되는 플라스틱폐자재의 양표면에 열풍을 가함으로서 잔류 가스, 수분 등을 비산시키고 그 표면을 더욱 용융시킨다. 이와 같이 함으로써 가스, 수분 등이 완전히 제거되고 표면이 더욱 용융됨으로써 다층의 나선형 중첩구조로 권선되는 플라스틱폐자재사이 및 내피(1a)와 완전히 접합될 수 있게 된다.

그 뒤, 외피(1c)를 형성하기 위해 외피압출기(20a)로부터 플라스틱 원료가 그 다층의 나선형 중첩구조로 권선된 플라스틱폐자재상으로 압출되어 인장기(30)의 회전롤러(31)에 의해 권선되게 된다.

위에서 중간폐자재층(1b)이 다층의 나선형 중첩구조로 형성되기 때문에 그 중간폐자재층(1b)의 각층사이의 피치에 맞게 내피압출기(20) 및 외피압출기(20a)로부터 압출되는 플라스틱의 폭과 피치가 조절되게 된다.

이와 같이, 인장기(30)에서는 플라스틱 원료로 형성되는 내피(1a), 폐플라스틱을 이용하여 권선되는 형성되는 중간폐자재층(1b) 및 플라스틱 원료로 형성되는 외피(1c)가 그 인장기(30)의 회전롤러(31)의 회전에 따라 나선구조를 형성함으로써 플라스틱 흄관(1)이 형성되고 냉각되면서 인장기(30)의 외측으로 밀려나게 된다.

그 뒤, 플라스틱폐자재를 이용하여 형성된 다층의 나선형 중첩구조의 플라스틱폐자재의 중간폐자재층(1b)을 지니는 플라스틱 흄관(1)을 실온으로 냉각하여 원하는 모양이 유지되게 하고, 규격화된 길이로 절단함으로써 제품화된다.

상술한 바와 같은 제조방법과 장치에 의해 제조된 본 발명의 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관(1)은, 그 중간폐자재층(1b)이 다층의 나선형 중첩구조로 되어 경이적인 외압 강도를 지님과 동시에 내외면이 미려하고 기밀성이 우수하며, 기존 타 회사 제품 여러 종류의 관들과 비교하여 특히, 재생 플라스틱폐자재를 이용한 다층 나선관과 비교하여 월등히 외압 강도 및 내마모성이 강하여 콘크리트 흄관 등의 대용품으로 적합하다. 즉, 배수관, 오폐수관, 하수관 등의 기존 배관재에 비해 관 가격이 매우 저렴하며, 운송비, 시공비, 내구성 유지 관리비 면에서 매우 경제적일 뿐만 아니라, 자원의 재활용과 환경보호가 가능하다.

또, 상술한 바와 같이 중간폐자재층(1b)를 완전히 플라스틱 폐자재만을 이용하여 제조되는 3층 구조의 플라스틱 흄관 및 그 제조방법과 장치가 도시되고 설명되었지만, 중간폐자재층(1b)이 20 내지 30wt.%까지의 재생 플라스틱 내지 플라스틱 원료를 포함하여 형성되더라도 강도면에서 크게 저하시킴이 없이 플라스틱폐자재를 이용한 3층 플라스틱 흄관(1)이 제조될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관 및 그 제조방법과 제조장치의 구성과 작용에 의하면, 플라스틱 폐자재의 다층의 나선형 중첩구조의 중간폐자재층(1b)을 형성함으로써 저렴하고도 우수한 품질, 특히 내압강도가 월등한 다층 구조의 플라스틱 흄관을 제조할 수 있게 되며, 이에 따라 자원의 재활용과 환경보호가 가능하게 되고, 외면이 미려할 뿐만 아니라, 완벽한 내외면의 기밀성을 확보할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

열가소성 플라스틱으로 이루어지고 적어도 플라스틱 폐자재를 파쇄, 용융 및 압출함으로써 나선형으로 권선된 중간폐자재층(1b)을 포함하여 구성되는 플라스틱 흄관에 있어서:

상기 중간폐자재층(1b)이 형성되기 직전에 용융된 플라스틱 원료를 인장기(30)의 회전롤러(31)표면에 압출시킴으로써 권선되어 최내각층으로 형성되는 한 층의 내피(1a)와, 상기 중간폐자재층(1b)이 권선된 직후에 그 중간폐자재층(1b)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시킴으로써 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피(1c)를 포함하여 구성되며;

상기 중간폐자재층(1b)은, 상기 플라스틱 폐자재를 원료로 하여 다단계로 파쇄, 혼합 및 용융하여 상기 내피(1a)의 외부표면상으로 압출되고 그 내피(1a)의 외부표면과 접합되며, 압출시 다층의 나선형 중첩구조로 인장기(30)에 의해 권선되고, 중첩구조로 권선되는 때에 표면을 열풍으로 가열함으로써 다층간의 완벽한 접합이 이루어진 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관.
제 1 항에 있어서, 상기 중간폐자재층(1b)은 단면구조에 있어 3 내지 6층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관.
열가소성 플라스틱 원료를 용융, 압출하여 나선형으로 권선, 파이프를 형성하는 적어도 한 층의 내피(1a)와, 적어도 열가소성 플라스틱 폐자재를 포함하여 파쇄, 용융 및 압출하여 그 내피(1a)가 권선된 직후에 그 내피(1a)의 외면에 나선형으로 권선,접합되는 중간폐자재층(1b)과, 그 중간폐자재층(1b)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 최외각층으로 형성되는 한 층의 외피(1b)를 포함하여 구성되는 3층 플라스틱 흄관의 제조방법에 있어서:

수집된 플라스틱폐자재(PE, 나일론, PP 등)를 선별,세척하여 폐자재투입구(12c)를 통해 1차 파쇄용융기(10c)로 투입시키는 투입단계;

그 1차 파쇄용융기(10c)에서 투입된 플라스틱폐자재를 300℃전후의 온도로 가열하면서 쌍스크류부(14c)의 전진스크류부(15a)로 전진하여 이송시킴으로써 파쇄시키고 용융시키며, 다시 후진스크류부(15b)로 후진시켜 비용융폐자재를 용융된 폐자재와 혼합시켜 용융시킨 후, 전진스크류부(15c)로 전진, 이송하여 용융시키는 1차 파쇄/혼합/용융단계;

그 파쇄,혼합,용융된 플라스틱폐자재를 2차 용융기(10b)의 폐자재투입구(12b)로 투입하여 쌍스크류부(14b)에 의해 이송시키면서 250℃ 전후의 온도로 계속 가열하는 2차 용융단계;

2차 용융기(16b)로부터 폐자재투입구(12a)를 통해 투입된 용융 플라스틱폐자재를 3차로 가열, 250℃전후의 온도로 유지하면서 분배함(18)의 투입구(17)로 투입시키는 3차 용융단계;

인장기(30)상에 권선된 내피(1a)상으로 상기 분배함(18)에 투입된 용융 플라스틱폐자재를 한쌍의 롤러에 의해 조절된 공급양으로 압출시키는 폐플라스틱의 분배/압출단계;

내피(1a)상으로 압출되는 플라스틱폐자재가 인장기(30)의 회전에 따라 나선구조의 중간폐자재층(1b)을 형성하는 중간폐자재층 형성단계;

그 인장기(30)상에서 밀려나는 나선 파이프 구조의 중간폐자재층(1b)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출하여 외피(1c)를 형성시키는 외피압출권선단계; 그리고,

외피(1c)가 코팅된 플라스틱 흄관(1)을 실온으로 냉각하여 원하는 모양이 유지되게 하고, 규격화된 길이로 절단하는 완전냉각/절단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 1차 파쇄/혼합/용융단계에서 300℃전후의 온도로 3 내지 7분간 가열하면서 이송시키고, 열원은 가스, 유류 또는 투입시의 폐자재로 하여 가열시킬 수 있으며, 1차 파쇄/혼합/용융단계에서의 스크류 케이스인 실린더의 외부온도를 400℃로 유지시키고, 상기 2차 용융단계에서의 스크류 케이스인 실린더의 외부온도를 300℃로 유지시키며;

상기 2차 용융단계 및/또는 3차 용융단계가 쌍스크류부(14a,14b)가 후진스크류부(15b)를 포함하여 구성됨으로써 용융되면서 이송되는 폐자재를 후진시켜 혼합시키는 혼합단계를 포함하며;

2차 용융단계 및 3차 용융단계로의 투입시 대기와 접촉하도록 구성됨으로써 용융된 플라스틱폐자재로부터 수분 및 가스 등을 대기중으로 증발시키는 수분 등의 배출단계를 추가로 포함하며;

상기 폐플라스틱의 분배/압출단계에서 압출되는 플라스틱폐자재를 다층의 나선형 중첩구조의 중간폐자재층(1b)로, 인장기(30)상에 권선된 내피(1a)의 외측표면상에 권선시키며;

다층의 나선형 중첩구조로 압출되는 플라스틱폐자재가 권선되는 때에 그 권선직전에 열풍을 가하여 그 압출되는 플라스틱폐자재의 표면으로부터 수분 등을 배출시키고, 그 표면을 용융시켜 서로 접합되도록 하는 열풍가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관의 제조방법.
압출되는 용융된 플라스틱 원료 또는 플라스틱폐자재를 하나 또는 다수의 회전롤러(31)의 회전에 의해 관형상으로 형성시키면서 나선형으로 그 회전롤러(31)의 외면에서 외측으로 밀어내는 인장기(30)와, 열가소성 플라스틱 원료를 용융, 압출하여 인장기(30)상에서 나선형으로 권선함으로써 한 층의 내피(1a)를 형성하는 내피압출기(20)와, 상기 내피(1a)의 외면에 나선형으로 권선,접합시켜 중간폐자재층(1b)을 형성하도록 적어도 열가소성 플라스틱 폐자재를 파쇄, 용융 및 압출하기 위한 중간폐자재층압출기(10)와, 그 중간폐자재층(1b)의 외면에 용융된 플라스틱 원료를 압출,접합시켜 한 층의 외피(1b)를 형성시키기 위한 외피압출기(20a)를 포함하여 구성되는 3층 플라스틱 흄관의 제조장치에 있어서:

상기 중간폐자재층압출기(10)가, 각각 분리된 1차 파쇄용융기(10c), 2차 용융기(10b) 및 3차 용융기(10a)를 포함하여 구성되며;

그 1차 파쇄용융기(10c), 2차 용융기(10b) 및 3차 용융기(10a)는, 각각 수집된 플라스틱폐자재(PE, 나일론, PP 등) 또는 용융된 플라스틱폐자재가 투입되는 원료투입구(12a,12b,12c)와, 투입된 플라스틱폐자재를 파쇄시키면서 혼합시키는 쌍스크류부(14a,14b,14c)와, 그 쌍스크류부(14a,14b,14c)를 밀폐시키는 실린더(14')와, 그 실린더(14')의 외면을 가열하기 위한 다수의 전기히터밴드(14e) 및/또는 다수의히팅버너를 지니는 보일러부(14d)를 포함하여 구성되고, 전진스크류부(15a)에 의해 일방향으로 이송되는 용융된 플라스틱폐자재중 용융된 플라스틱폐자재를 실린더(14')와의 사이에서 통과시키고, 용융되지 아니한 비용융폐자재를 후진시켜 용융된 플라스틱폐자재와 혼합시킴으로써 용융을 보장하도록 상기 쌍스크류부(14a,14b,14c )중 적어도 하나는 전진스크류부(15a,15c)와 후진스크류부(15b)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 3층 플라스틱 흄관의 제조장치.
제 5 항에 있어서, 3차 용융기(10a)로부터 압출되는 플라스틱폐자재가 내피(1a)상에 다층의 나선형 중첩구조로 권선되는 때에 권선되기 전에 그 압출되는 플라스틱폐자재의 표면으로부터 수분 등을 배출시키고, 그 표면을 용융시켜 서로 접합되도록 열풍을 가하는 열풍노즐(35)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱을 이용한 다층 구조의 플라스틱 흄관의 제조장치.