KR20040019054A - 용기를 입자상 또는 분말상 물질로 충전하기 위한 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기의 공급 오리피스에 위치할 수 있고, 고체를 가압하에 도입할 수 있어 용기가 케이지로 둘러싸이도록 구성된 공급 노즐을 포함하는, 용기를 충전하기 위한 장치 뿐만 아니라, 본 발명에 따르는 장치에 통기성이 있는 대형 용기를 배치하고, 대형 용기를 공급 노즐에 기밀하게 연결시키며, 용기를 가압하에 충전시키고, 충전된 용기 및 통기성 플라이를 갖는 용기를 분리함으로써, 용기를 특히 높은 함기량을 갖는 미분된 고체로 충전하는 방법에 관한 것이다.

Description

용기를 입자상 또는 분말상 물질로 충전하기 위한 장치 및 방법 {Apparatus and process for filling containers with granular or pulverulent material}

본 발명은 용기를 입자상 또는 분말상 물질, 특히 함기량이 높은 미분된 고체로 충전하기 위한 장치 및 방법 뿐만 아니라 용기 자체에 관한 것이다.

높은 함기량 및 극도로 낮은 푸어 밀도(pour density)를 갖는 충전 가능한 미분된 고체, 예를 들면, 미분된 실리카를 취급하는 데에는 다양한 문제가 있다. 제조업자 뿐만 아니라 최종 소비자도 이러한 물질이 사소한 공기 대류에도 먼지를 야기한다는 사실에 직면한다. 제품을 취급하는 직원이 먼지를 흡입함으로써 생기는 이들의 건강상의 가능한 손상으로부터 보호하기 위해서는 먼지가 형성되는 것을 피해야만 한다. 또한, 충전 밀도가 낮으면 충전 중량에 대한 용기 중량의 비가 높아 상응하게 많은 양의 포장 재료가 필요하기 때문에 운송비가 증가한다.

공간적 3차원적 분지 구조로 인해, 미분된 실리카는 약 40 내지 50g/ℓ의 극도로 낮은 압축 벌크 밀도를 갖는 재료이다. 이의 미세 구조로 인해, 미분된 실리카는 생성물이 약 20 내지 30g/ℓ의 반유동 상태로 되도록 매우 다량의 가스, 예를 들면, 공기와 결합할 수 있다.

이러한 제거 가능한 공기분의 자연 배기는 단지 매우 서서히 불완전하게 일어난다. 이러한 유동 상태에서는 미분된 실리카의 운동성이 매우 높기 때문에 먼지 문제도 증가한다.

따라서, 높은 함기량과 극도로 낮은 푸어 밀도를 갖는 충전 가능한 미분된 고체는 주로 외부에 설치된 진공 장치에 의해 통기성 백에 도입된다. 함기량이 증가함에 따라 충전시간도 증가한다.

백은 3 내지 4개 플라이의 종이로 이루어지며, 종이의 하나의 플라이는 침투하는 습기에 대한 차단재로서 폴리에틸렌으로 추가로 적층시킬 수 있다. 충전 공정 동안, 목적하는 통기성을 성취하기 위해, 모든 층을 미세천공시킨다. 이는 재료가 백에 도입됨에 따라 재료가 압축되어 이의 충전 밀도가 본래의 푸어 밀도에 비해 증가되는 효과가 있다.

특수한 프레스 롤러를 사용하여 예비탈기를 실시하는 것도 가능하지만, 이는 사용시 고체의 특성에 불리한 영향을 미칠 수 있는 구조적 손상을 항상 야기할 수 있다.

용기 중량 중의 재료의 비율이 높아질수록 운송비가 절감되지만, 이러한 절감은 특수한 용기 및 필요한 충전 장치를 입수하기 위한 추가 비용에 의해 상쇄된다.

푸어 밀도가 낮은 충전 가능한 재료를 반복적으로 충전 및 배출하기 위한 방법 및 용기가 유럽 공개특허공보 제0 773 159호로부터 공지되어 있다. 상기 특허문헌에 기재된 직물 용기, 소위 빅 백(big bag) 또는 수퍼 백(super bag)은 하나 이상의 유입구를 갖는 가요성의 통기성 직물, 바람직하게는 단층 또는 다층 플라스틱 직물로 이루어진다. 이러한 직물 용기도 진공 충전 시스템을 사용하여 충전한다. 진공을 직물 용기에 적용하여 소정의 충전 용량이 달성될 때까지 재료를 열린 유입구를 통해 직물 용기로 흡입시킨다. 이때 생기는 가스는 직물 용기의 표면 전체에 걸쳐 분산된다. 충전 공정 동안, 재료는 백에 충전될 때와 마찬가지로 공정 중에 이의 구조가 파괴되지 않으면서 가역적으로 압축된다.

독일 공개특허공보 제198 39 106호에는 진공 충전 시스템을 사용하여 반복적으로 충전하기 위한, 함기량이 높은 미분된 고체용의 가요성 대형 용기가 기재되어 있으며, 여기서 당해 용기는 둘 이상의 중첩된 플라이로 구성되는데, 내측의 플라이는 피복되지 않은 통기성 직물로 이루어지고 외측의 플라이는 방진성이 있고 습기 차단재로 피복되어 있으며 이러한 플라이들은 용기가 단지 이를 통해 폭기될 수 있도록 특수한 이음매(seam)에 의해 상호 결합되어 있다.

용기의 이러한 디자인에 의해, 특히 대형 용기에서 저장 동안 충전 재료 중의 습기가 증가하는 것을 감소시킬 수 있다.

그러나, 공기는 직물 용기의 표면 전체에 걸쳐 빠져나가는 것이 불가능하기 때문에, 소정의 푸어 밀도에 도달하기 위해 필요한 시간이 상당히 연장되고 이에 따라 충전 효율이 저하되는 단점이 있다. 이를 보상하기 위해, 독일 공개특허공보 제198 39 106호에는 충전 물질을 충전 전에 예비탈기시키고 충전 동안 직물의 이음매를 통해 추가로 탈기를 실시함으로써 대형 용기를 충전하는 특수한 방법이 기재되어 있다. 예비탈기 및 이에 따른 충전 물질의 부분 압축은 진공의 적용에 의해서도 수행된다.

독일 공개특허공보 제198 39 106호에 기재되어 있는 방법의 단점은 진공 시스템이 예비압축 및 대형 용기의 충전 둘 다에 필요하기 때문에 장치에 대한 비용이 매우 높다는 것이다. 이러한 비용에도 불구하고, 충전 효율은 여전히 매우 낮으므로 독일 공개특허공보 제198 39 106호에 기재된 방법은 전반적으로 비경제적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 장치 비용 및 이에 따른 낮은 설비 비용으로도 충전시키고자 하는 고체를 충분하게 압축시킬 수 있고 높은 충전 효율을 가질 수 있는, 용기를 특히 함기량이 높은 미분된 고체로 충전하기 위한 장치, 용기 및 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 용기의 공급 오리피스에 도입할 수 있고, 고체가 가압하에 도입될 수 있어 용기가 2개 부분 또는 다수 부분으로 이루어진 케이지(cage)(3)로 둘러싸이도록 설계되어 있는 공급 노즐을 포함하는, 용기를 특히 함기량이 높은 미분된 고체로 충전하기 위한 장치에 의해 성취된다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따르는 장치에 통기성 용기를 배치하고, 용기를 공급 노즐에 기밀하게 연결시키며, 용기를 가압하에 충전시키고, 충전된 용기를 분리함으로써 용기를 특히 높은 함기량을 갖는 미분된 고체로 충전하는 방법에 관한 것이기도 하다.

본 발명의 또 다른 주제는 하나의 플라이는 바람직하게는 피복되지 않은 통기성 지지 재료로 이루어지고 다른 하나의 플라이는 필터 재료로 이루어진 둘 이상의 중첩된 플라이로 구성됨을 특징으로 하는, 반복적으로 충전 및 배출하기 위한 미분된 고체용의 가용성 용기이다.

본 발명의 한 가지 양태에 따르면, 통기성 지지 재료는 외부에 배치되고 필터 재료는 내부에 배치될 수 있다.

그러나, 내부에서 외부로 플라이를 서로 조합하는 것도 가능하며, 여기서 용기의 지지 요소와 여과 요소의 조합은 필수적이다.

본 발명에 따르는 용기는 임의량의 미분된 필터 재료에 대해서도 설계할 수 있다.

본 발명에 따르는 용기는 바람직하게는 1,200kg 이하의 양에 대해 사용할 수 있다. 이에 반해, 선행 기술에 따르는 용기는 단지 90 내지 100kg의 충전량만을 수용할 수 있다.

각 플라이에 사용되는 물질은 시판 물질일 수 있다.

본 발명에 따르는 용기는, 특히 명확히 높은 벌크 중량을 성취할 수 있는 본 발명에 따르는 장치를 사용하여 용기의 내부에서 압축을 통해 먼지없이 충전할 수 있다.

미분된 물질을 사전 유동화 및 자발적 운반을 통해 본 발명에 따르는 용기로부터 배출시킬 수 있다.

이를 위해, 공지된 배출 장치를 사용할 수 있다.

본 발명에 따르는 용기가 도 3에 도시되어 있다.

본 발명의 추가의 주제는 미분된 물질을 위한 통풍 가능한 골판지 용기(판지)이다. 이러한 용기는 골판지의 한 면은 통기성이 높은 종이로 이루어지고 내면 파동부(undulation)(들) 뿐만 아니라 다른 한 면 및 중간 플라이는 미세천공을 갖는 비통기성 표준 골판지로 이루어진 디자인을 특징으로 한다.

외측 플라이, 내측 플라이 및 중간 플라이의 임의의 조합도 가능하지만, 여기서 용기(골판지 용지)는 지지를 위한 디자인 뿐만 아니라 충전을 위한 디자인도 갖는다.

이로써, 공지된 기술과 비교하여 다음의 장점이 있다:

통기성이 높은 내측 플라이가 재료의 필터로서 작용하여 공기가 빠져나가도록 한다.

외측 플라이 및 중간 플라이(들) 및 파동부(들)는 힘을 흡수하지만 공기가 배출되도록 한다. 이러한 배치의 결과로서, 공기가 벽을 통해 신속히 이동하여 재료가 공지된 시스템에서 가능한 것보다 상당히 더 많은 충전 용량(공지된 90 내지 100kg과 비교하여, 재료 유형에 따라 1,200kg 이하)을 갖는 용기 내부에서 고도로 압축될 수 있다.

본 발명에 따르는 용기가 도 5에 도시되어 있다.

본 발명에 따르는 장치 및 본 발명에 따르는 방법을 사용하여 높은 장치 비용없이 함기량이 높은 미분된 고체를 충분히 압축시켜 높은 효율로 충전할 수 있다. 특히, 함기량이 높고 열분해 산화물, 침강 산화물, 카본 블랙 및 개질물로부터 선택되는 미분된 입자상 분말 고체를 충전할 수 있다.

특히, 충전 재료를 공압(空壓)적으로 운반하는 경우, 생성된 압력은 용기의 적당한 충전을 성취하기에 충분하다. 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명에 따르는 장치는 가요성 밀봉 스킨이 장착되어 먼지없이 가압충전을 가능케하는특수한 공급 노즐을 갖는다. 공급 노즐은 변형 가능하므로 다양한 크기의 용기를 충전할 수 있다.

본 발명에 따르는 장치의 중요한 구성성분인 케이지는 특히, 요구되는 압력을 견딜 수 있어야 한다. 동시에, 케이지는 용기가 충전 공정 동안 가해지는 압력을 견뎌내고 형태를 유지하도록 보장하기 위해 충전 공정 동안 용기에 충분한 지지를 제공한다.

본 발명에 따르는 장치에서는 광범위하게 다양한 형태과 재료의 용기가 충전될 수 있다. 재료는 통기성 플라스틱 직물, 바람직하게는 폴리프로필렌 직물, 플라스틱 직물, 섬유 직물, 판지, 종이, 종이 플라스틱 직물, 플라스틱 부직포, 섬유 부직포 또는 이들 재료의 복합재일 수 있다. 충전 압력은 일반적으로 0 내지 8bar, 바람직하게는 0 내지 2bar, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.2bar이다.

본 발명에 따르는 방법을 사용하는 본 발명에 따르는 장치에 사용되는 용기는 어떠한 통상의 형태 및 재료로도 이루어질 수 있다. 예를 들면, 용기는 다각형, 원형, 반원형, 타원형, 사다리형, 삼각형, 마름모형, 정방형 및 장방형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 바닥면 또는 별모양 바닥면을 가질 수 있다. 용기는 또한 후드 형태, 조합된 포켓 형태 또는 매는 가방 형태를 가질 수도 있다. 그러나, 가압 충전 동안에도 안전한 취급을 보장하기 위해서는, 충전 공정 동안 케이지를 충전하고자 하는 용기와 가능한 한 균일하고 밀접하게 접촉시키는 것이 유리하다. 따라서, 케이지가 용기의 형태에 실질적으로 상응하는 것이 유리하다. 케이지 내의 추가의 피팅을 충전하고자 하는 각각의 용기에 적용할 수 있다.

용기 내부에 생기는 과도한 압력으로 인해, 공기가 용기의 표면 전체에 걸쳐 날아간다. 과도한 압력이 빠져나감에 따라, 충전 재료의 압축이 또한 성취된다. 특히 적당하게 피팅된 케이지의 경우에 과도한 압력이 용기로부터 가능한 신속하게 빠져나갈 수 있도록 하기 위해서는 케이지(3) 자체도 통기성인 것이 유리하다. 케이지는 오리피스 또는 적당한 다공성을 갖는 벽을 가질 수 있다. 이는, 예를 들면, 케이지 벽에 구멍을 냄으로써 성취할 수 있다. 케이지 벽을 천공된 플레이트, 메쉬 또는 망조직, 직물 또는 소결 재료 또는 메쉬 재료로부터 선택된 재료로부터 제조하는 것이 특히 유리한데, 그 이유는 이들은 용기가 높은 충전 압력하에서도 폭발하지 않도록 보장하기에 충분한 안정성과 높은 통기성을 제공하기 때문이다. 케이지는 몇개의 부분, 바람직하게는 2개 부분으로 구성될 수 있다. 케이지(3)는 기저부(bottom)를 가질 수 있으며 기저부가 없도록 설계될 수도 있다. 케이지(3)에 기저부가 없는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 장치의 특히 바람직한 양태에 따르면, 케이지(3)는 2개 이상의 부분으로 구성될 수 있으며, 장치는 추가의 디바이스를 포함하는데, 당해 디바이스에 의해 케이지의 2개 부분(3a, 3b)을 서로 분리시킬 수 있고, 충전된 용기를 해체하기 위해 수동 또는 자동으로, 바람직하게는 전기-공압적으로 서로 떨어진 상태로 구동시킬 수 있다. 특히 다각형 바닥면을 갖는 형상의 케이지의 경우, 케이지를 대각선을 따라 분리할 수 있는 것이 용기의 손상을 방지하기 때문에 유리하다.

본 발명에 따르는 특히 바람직한 양태에 따르면, 케이지는 기저부가 없으며,즉 케이지는 기저부가 열려 있다. 이러한 양태로 인해 충전 공정이 특히 간단하게 관리될 수 있다. 2개 부분으로 구성된 케이지를 닫고 2개 부분을 서로 결합시킨 후, 실제 충전 공정을 개시할 수 있다. 그후, 예를 들면, 용기를 플레이트 또는 펠렛에 직접 위치시킬 수 있고, 이어서, 공급 노즐을 용기의 공급 오리피스에 도입할 수 있으며 기밀 방식으로 용기에 연결시킬 수 있다. 그후, 충전 공정 종료시에, 충전된 용기를 해체하기 위해 2개의 케이지 웨지를 서로 분리시켜 서로 떨어진 상태로 구동시킬 수 있다. 충전된 용기가 플레이트 또는 펠렛에 위치하기 때문에, 운송 장치에 의해 용이하게 분리할 수 있다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명을 다시 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 양태의 측면도이다.

도 2는 케이지가 열려 있는 도 1에 따르는 양태의 평면도이다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 양태는 상부에 2개의 레일(2)을 갖는 기본 구조(1)를 포함하고, 이를 따라 케이지(3)의 2개의 반형(3a 및 3b)이 통상의 구동 장치에 의해 운동할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 양태에서, 케이지는 정방형 바닥면을 가지며 대각선을 따라 2개의 반형(3a 및 3b)으로 분할된다. 이는, 높은 충전 압력으로 인해 케이지가 가압되는 경우에도 2개의 반형이 충전된 용기로부터 용이하게 분리될 수 있도록 보장한다.

케이지는 또한 닫혀 있을 경우에는 공급 노즐을 둘러싸는 2개의 반형 쉘(4a 및 4b)을 갖는다(도시되어 있지 않음).

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 케이지(3)는 기저부가 열려 있으며 용기는 충전 공정 동안 펠렛 또는 플레이트에 위치한다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 공급 노즐이 프레임(1)에 대해 대칭적으로 배치되어 있는 것이 또한 유리하며, 이로써, 예를 들면, 충전된 용기를 분리하기 위한 운송 장치에 쉽게 도달할 수 있어 케이지 반형(3a)을 펠렛 또는 플레이트로부터 분리할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따르는 용기를 도시한 것이다.

한편, 도 3에 따르는 용기(6)는 2개의 플라이, 즉 통기성 외부 지지 재료(7)(중량이 75 내지 300g/㎥인 PP 직물 리본 재료)로 이루어진다.

재료는 공기가 통과할 수 있도록 피복시키지 않는다. 이러한 외측 플라이는 1,200kg 이하 양의 재료를 지지 및 운반한다.

다른 한편으로, 제2 플라이인 내측 플라이(8)(인라이너)는 미분된 물질은 보유하지만 재료로부터 빠져 나오는 공기는 통과시키는(필터 효과) 필터 재료(예를 들면, HDPE 부직포 "티벡(Tyvek)", 제조원; DuPont)이다.

배출구(9)는 도 4에 도시되어 있다. 배출구는 원뿔형이므로 유럽 공개특허공보 제0 761 566호에 따르는 특수한 배출 장치에 특히 적합하다.

도 5는 본 발명에 따르는 골판지 용기를 도시한 것이다.

Claims (17)

1. 용기의 공급 오리피스에 도입될 수 있는 공급 노즐을 포함하고, 공급 노즐이 고체가 가압하에 도입될 수 있고 용기가 2개 부분 또는 다수 부분으로 이루어진 케이지(3)로 둘러싸이도록 설계되어 있음을 특징으로 하는, 용기를 특히 함기량이 높은 입자상, 분말상 또는 미분된 고체로 충전하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 먼지없는 가압 충전을 제공하는 가요성 밀봉 스킨이 공급 노즐에 장착되어 있음을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 케이지(3)의 바닥면이 다각형, 원형, 반원형, 타원형, 사다리형, 삼각형, 마름모형, 정방형 및 장방형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상을 갖거나 바닥면이 별모양임을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이지(3)가 2개 이상의 부분으로 이루어지고, 장치가, 케이지의 2개 이상의 부분(3a, 3b)이 서로 분리될 수 있도록 하고 충전된 용기를 해체하기 위해 서로 떨어진 상태로 구동할 수 있도록 하는 추가의 디바이스를 포함함을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 디바이스가 수동으로 또는 드라이브에 의해 서로 떨어진 상태로 구동함을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이지(3)가 통기성임을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 케이지(3)가 오리피스 또는 적당한 다공성을 갖는 벽을 가짐을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 벽이 천공된 플레이트, 메쉬, 망조직, 직물 및 소결 재료로부터 선택된 재료로부터 제조됨을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 케이지가 기저부를 갖도록 설계되거나, 바람직하게는 기저부가 없도록 설계됨을 특징으로 하는 장치.
10. 통기성 용기를 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 장치에 배치하고,

    용기를 공급 노즐에 기밀하게 연결시키며,

    용기를 가압하에 충전하고,

    충전된 용기를 분리함을 포함하여, 용기를 특히 함기량이 높은 미분된 입자상 분말 물질로 충전하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 제3항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 장치가 사용되고, 다수 부분, 바람직하게는 2개 부분으로 이루어진 케이지로부터 용기를 분리하기 위해, 장치가 서로 분리되어 떨어진 상태로 구동됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 용기가 통기성 플라스틱 직물, 바람직하게는 폴리프로필렌, 플라스틱 직물, 섬유 직물, 판지, 종이, 종이-플라스틱 직물, 플라스틱 부직포, 직물 부직포 또는 이들 재료의 복합재로부터 제조됨을 특징으로 하는 방법.
13. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 충전 압력이 일반적으로 0 내지 8bar, 바람직하게는 0 내지 2bar, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.2bar임을 특징으로 하는 방법.
14. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 열분해 산화물, 침강 산화물, 카본 블랙 및 이의 개질물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 함기량이 높은 미분된 입자상 분말 고체가 충전될 수 있는 방법.
15. 제10항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 용기가 다각형, 원형, 반원형, 타원형, 사다리형, 삼각형, 마름모형, 정방형 및 장방형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상의 바닥면을 갖거나 별모양의 바닥면을 갖거나, 후드 형태, 조합된 포켓 형태 또는 매는 가방 형태를 가짐을 특징으로 하는 방법.
16. 하나의 플라이는 통기성 지지 재료로 이루어지고 다른 하나의 플라이는 필터 재료로 이루어진 둘 이상의 플라이로 구성됨을 특징으로 하는, 미분된 고체를 반복적으로 충전 및 배출하기 위한 가요성 용기.
17. 골판지의 한 면은 통기성이 높은 종이로 이루어지고, 내부 파동부(들) 및 다른 한 면 및 중간 플라이는 미세천공이 있는 비통기성 표준 골판지로 이루어진 디자인을 특징으로 하는, 미분된 고체 여과용 다공성 골판지 포장재(판지).