KR20100128027A

KR20100128027A - 폐고무 분말 제조장치

Info

Publication number: KR20100128027A
Application number: KR1020090046433A
Authority: KR
Inventors: 이해수
Original assignee: 이해수
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-12-07
Also published as: KR101045634B1

Abstract

본 발명은 폐고무 분말 제조장치에 관한 것으로, 상세하게는 일정한 크기로 절단된 폐고무 재료를 분쇄하여 분말로 제조하는 폐고무 분말 제조장치에 있어서, 절단된 폐고무 재료를 압착하여 변형시키는 압착변형기; 상기 압착변형기에서 압착 변형된 폐고무 재료가 투입되어 저장되며 폐고무 재료에 발생된 열을 냉각시키는 냉각기; 상기 냉각기 하부에 설치되어 상기 냉각기에서 냉각된 폐고무 재료가 공급되며 폐고무 재료의 표면적이 증가하도록 표면에 스크래치(scratch)를 형성하면서 분쇄하여 분말로 만드는 분쇄기;로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 종래에 비해 표면적이 넓은 미세한 폐고무 분말로 만들 수 있으므로 같은 크기의 입자에 비해 표면적이 커서 새 고무나 열가소성수지와 약품에 의해 잘 융합되기 때문에 완성품의 물성치를 저하시키지 않을 뿐 아니라, 여러 단계의 복잡한 시설을 통합하여 간단하게 구성되어 운반이 용이하게 제작가능하므로 필요한 곳에서 신속하고 용이하게 폐고무 또는 폐열가소성수지의 분말을 생산할 수 있어 자원의 재활용 및 환경오염 방지효과가 크다.

고무, 이송, 냉각, 압착, 분쇄, 드럼, 돌기, 호퍼, 스크래치

Description

폐고무 분말 제조장치{The production equipment of powder material from the waste rubber}

본 발명은 폐고무 분말 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐고무를 미세하게 분쇄하여 재활용할 수 있는 분말로 만드는 폐고무 분말 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 고무제품은 거의 모든 산업분야에서 사용되는 것으로 그 활용범위가 넓다.

예를 들어, 차량에 사용되는 타이어의 경우 폐기되는 양이 엄청나기 때문에 폐타이어의 처리와 재활용을 위한 많은 연구와 개발이 진행되고 있다.

이러한 폐고무는 여러 공정을 거쳐 미세한 분말로 제조하여 재활용될 수 있는데, 폐고무 분말을 제조하기 위해서는 보통 파쇄기, 분쇄기, 저장설비, 선별기, 이송설비 등을 이용하여 여러 번 절단하거나 마모시키는 방식으로 제조하였다.

그런데 상기의 장치로 생산된 폐고무 분말은 분말화된 상태이지만 알갱이 형태를 가지므로 재활용을 위해 새 고무와 혼합하더라도 상호 잘 융합되지 못해서 알갱이 형상을 그대로 가지고 있기 때문에 완성품의 물성치를 저하시키는 단점이 있 었다.

일례로, 신발의 겉창을 생산할 때 미가교 상태의 새로운 고무 및 약품에 재활용된 폐고무 분말을 약간 혼합하여 원가절감을 하고 있으나 실제 재활용 폐고무 분말이 새로운 고무나 약품 속에 완전히 접착, 융합되지 못하고 단순히 알갱이 형태로 박혀 있기 때문에 완성 겉창의 물성치를 저하시킨다. 즉, 분말이 약품과 반응해서 완전히 녹아들어가지 못하기 때문에 보통 3% 중량비까지는 혼합해도 되지만, 그 이상 혼합하게 되면 특성이 저하되는 현상이 발생한다.

그리고 현재 고무제품 생산현장에서 발생되는 불량제품, 스크랩, 장기 재고 등 많은 양의 폐고무가 매립 또는 소각처리되어 재활용 비율이 매우 낮을 뿐 아니라 매립, 소각으로 인한 환경오염의 문제도 심각한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 폐고무를 미세하게 분쇄하되 표면에 수많은 스크래치를 형성하여 표면적을 증가시킴으로써 재활용시 약품과의 반응률이 높은 분말을 제조할 수 있는 폐고무 분말 제조장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정한 크기로 절단된 폐고무 재료를 분쇄하여 분말로 제조하는 폐고무 분말 제조장치에 있어서, 절단된 폐고무 재료를 압착하여 변형시키는 압착변형기; 상기 압착변형기에서 압착 변형된 폐고무 재료가 투입되어 저장되며 폐고무 재료에 발생된 열을 냉각시키는 냉각기; 상기 냉각기 하부에 설치되어 상기 냉각기에서 냉각된 폐고무 재료가 공급되며 폐고무 재료의 표면적이 증가하도록 표면에 스크래치(scratch)를 형성하면서 분쇄하여 분말로 만드는 분쇄기;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 것은, 상기 압착변형기는 절단된 폐고무 재료가 유입되고 내주면에는 첨부가 둥글게 처리된 복수개의 고정돌기부가 형성된 원통형의 고정드럼과, 상기 고정드럼 내에서 회전하며 외주면에는 첨부가 둥글게 처리된 복수개의 회전돌기부가 형성된 회전드럼으로 이루어져, 상기 고정돌기부와 회전돌기부의 사이에 폐고무 재료가 유입되어 압착 변형되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정돌기부와 회전돌기부는 일정간격을 가지고 배열되 며, 상기 각 회전돌기부가 인접하는 상기 고정돌기부 사이를 통과하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정드럼과 회전드럼 사이의 간격은 폐고무 재료가 투입되는 투입구로부터 유출되는 유출구로 갈수록 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 냉각기는 상기 압착변형기에서 압착 변형된 폐고무 재료가 투입되는 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 결합되고 상기 호퍼를 통해 투입된 폐고무 재료를 저장하는 저장탱크와, 상기 호퍼와 저장탱크의 외주면을 둘러싸도록 설치되어 내부의 폐고무 재료를 냉각시키는 냉각수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 냉각수단은 상기 호퍼와 저장탱크를 둘러싸도록 설치되고 냉매로 충진되는 냉매자켓과, 상기 냉매자켓 일측에 형성되어 상기 냉매자켓에 냉매를 주입하는 주입구와, 상기 냉매자켓 타측에 형성되어 상기 냉매자켓으로부터 냉매가 배출되는 배출구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 분쇄기는 중공관 형상을 가지며 상기 냉각기에서 냉각된 폐고무 재료가 유입되고 내주면에 복수개의 고정홈이 형성된 고정분쇄드럼과, 상기 고정분쇄드럼 내부 중심에 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 일정간격으로 결합되어 상기 고정분쇄드럼 내부에서 회전하는 복수개의 원형톱과, 상기 각 원형톱에 사이에 배치되어 결합하는 원판 형상의 디스크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 원형톱과 디스크는 일측으로 경사지게 결합되고 양측에 는 상기 복수개의 원형톱과 디스크를 가압하는 경사링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정홈은 상기 고정분쇄드럼의 내주면에 수직으로 형성되는 수직면과, 상기 수직면 하부에서 상기 원형톱의 회전방향으로 상향 경사지게 형성되는 경사면과, 상기 고정분쇄드럼의 길이방향을 따라 상기 경사면에 탈부착 가능하게 결합되는 평판 형상의 고정날로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 분쇄기는 중공관 형상을 가지며 상기 냉각기에서 냉각된 폐고무 재료가 유입되고 내주면에 복수개의 고정홈이 형성된 고정분쇄드럼과, 상기 고정분쇄드럼 내부 중심에 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 회전하고 가장자리 표면에 일정간격으로 삽입홈이 형성된 회전분쇄드럼과, 상기 삽입홈에 삽입되고 일측에 톱날이 형성되며 양단에 돌출된 걸림돌출구가 형성된 삽입날로 이루어지는 것을 특징으로

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 폐고무를 종래에 비해 표면적이 넓은 미세한 분말로 만들 수 있으므로 같은 크기의 입자에 비해 표면적이 커서 새 고무와 약품에 의해 잘 융합된다. 즉, 새 고무와 혼합하더라도 잘 융합되어 완성품의 물성치를 저하시키지 않는다.

또한, 여러 단계의 복잡한 시설을 통합 구성함으로써 운반이 용이하게 제작가능하므로 필요한 곳에서 신속하고 용이하게 폐고무 분말을 생산할 수 있어 자원의 재활용 및 환경오염 방지효과가 크다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 폐고무 분말 제조장치를 나타내는 개략도이다.

본 발명은 크게 일정한 크기로 절단된 폐고무를 압착하면서 소성변형시키는 압착변형기(100), 상기 압착변형기(100)에서 무정형으로 변형된 폐고무 재료를 냉각시키면서 일시적으로 저장하는 냉각기(200), 상기 냉각기(200)를 통해 냉각된 폐고무 재료의 표면에 스크래치를 가하면서 미세한 분말로 분쇄하는 분쇄기(300)로 구성된다.

상기 압착변형기(100)에 투입되는 폐고무 재료는 절단기나 파쇄기와 같은 전처리장치를 통해 일정한 크기로 절단한 상태임을 일러둔다.

예를 들면, 폐타이어의 경우 비드와이어 트리밍 장치를 사용하여 폐타이어 내부에 삽입된 비드와이어(강철)와 철심코드 등을 제거한 폐타이어 또는 철심이 없는 폐타이어를 일정한 크기로 절단하여 상기 압착변형기(100)에 투입할 수 있을 것이다.

먼저, 도 1과 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 압착변형기(100)에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 압착변형기를 나타내는 내부구성도, 도 3은 도 2에 도시된 압착변형기의 A, B부분 확대도를 나타내는데, 도 3(a)는 도 2의 A부분을 확대한 확 대단면도이고, 도 3(b)는 도 2에서 B(측면)에서 바라본 확대단면도이다.

상기 압착변형기(100)는 상기 절단기에서 일정한 길이로 절단된 재료를 압축하면서 소성변형시켜 무정형(無定形)의 덩어리 형상으로 만드는 것으로서, 도 2에서와 같이 고정드럼(120)과 드럼구동축(340)에 의해 회전하는 회전드럼(140)으로 이루어진다.

상기 고정드럼(120)은 내부가 비어있는 원통형상을 가지며 상측에 폐고무 재료가 투입될 수 있는 투입구(160)가 형성되고 하측에 압착 변형된 폐고무 재료가 빠져나오는 유출구(180)가 구비된다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이 상기 고정드럼(120)의 내주면에는 다수개의 고정돌기부(122)가 형성되는데, 상기 고정돌기부(122)는 다각뿔이나 원뿔 등과 같은 형상으로 돌출되고 끝은 둥글게 라운딩 처리된 것이 바람직하다. 왜냐하면, 뭉툭하게 라운딩 되어야 투입된 폐고무를 절단시키지는 않고 압착하면서 짓이겨 그 형상을 변형시킬 수 있기 때문이다.

한편, 상기 회전드럼(140)은 상기 고정드럼(120) 내부에 회전가능하게 설치되는 것으로서 원기둥 형상으로 이루어지고 외주면에는 상기 고정돌기부(122)와 동일한 형상의 회전돌기부(142)가 다수개 형성되어 있다.

상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142)는 강도가 큰 주강, 공구강 또는 탄소강 등의 재질로 이루어지며 도 3(a)에 도시된 바와 같이 서로 마주보되 원주방향으로 일정간격을 가지고 배열된다. 또한, 도 3(b)에서 도시된 바와 같이 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142)는 길이방향으로 일정간격으로 배열되지만, 서로 마 주보도록 배열되는 것이 아니라 엇갈리게 교대로 배열된다. 즉, 인접하는 상기 고정돌기부(122) 2개가 이루는 골 사이에 상기 회전돌기부(142)가 충돌하지 않게 통과하도록 배열됨으로써 각 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142) 사이에 형성되는 좁은 틈 사이에 폐고무 재료가 삽입되어 압착, 변형된다.

이때, 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142) 사이에 형성되는 틈의 간격은 투입되는 폐고무 재료가 잘 압착되도록 재료의 크기보다 작도록 조정하되, 폐고무 재료의 크기가 틈의 간격보다 약 1.5배 정도 크도록 하는 것이 좋다.

또한, 바람직한 것은 상기 고정드럼(120)과 회전드럼(140) 사이의 간격은 도 2에 도시된 것처럼 상기 회전드럼(140)이 진행하는 방향으로 점점 좁아지도록 형성되는데, 이러한 구조는 상기 투입구(160)로 투입된 폐고무 재료들이 상기 회전드럼(140)의 회전에 의해 잘 빨려들어 가도록 한다.

추가적으로 본 발명의 상기 고정드럼(120)에는 발열수단(미도시)이 더 구비되어 상기 고정드럼(120)을 약 70℃ ~ 90℃로 가열하는 것이 바람직한데, 이것은 상기 폐고무 경우 80℃ 전후에서 재질이 연화되어 용이하게 압착될 수 있고 소성변형이 잘 일어나기 때문이다. 따라서, 작업성의 향상을 가져온다.

또 다르게, 상기 고정드럼(120)에 폐고무를 삽입하기 전에 예열탱크(미도시)를 구비하여 예열탱크에 폐고무를 저장한 상태에서 미리 폐고무를 일정온도 이상으로 가열한 다음 상기 고정드럼(120)에 투입하는 것도 가능하다.

이상과 같은 구조를 가지기 때문에 절단된 폐고무가 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142) 사이에 형성된 틈으로 유입되어 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기 부(142)의 상대운동에 의해 압착 다시 말해, 충돌, 비틀림, 회전, 압축, 인장, 마찰, 짓이겨짐을 거쳐 재료의 인장강도가 파괴되며 결국 소성변형이 일어나서 일정한 형태없이 임의의 형상을 가지는 무정형 덩어리 형상으로 변형 된다.

이러한 공정을 통하면 폐고무의 내부조직이 매우 약화되며 연이어 후술하는 모든 공정을 거친 후에는 표면적이 넓은 분말형태로 분쇄되어 약품과 매우 잘 혼합되고 반응함으로써 쉽게 녹을 수 있게 된다.

덧붙여, 바람직한 것은 상기 압착변형기(100)는 하나 이상 더 구비되어 위와 같은 과정이 1회 이상 실시되도록 하는 것이 좋다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 두개가 연속적으로 구비되어 한번 압착 변형된 재료를 한번 더 압착함으로써 재료의 내부강도 및 탄성을 매우 약한 상태로 변화시킬 수 있다. 더 좋은 것은, 두번째 압착변형()기의 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142) 사이의 틈은 첫번째 보다 좁게 형성하여 한번 압착 변형된 재료를 더 약화시킨 덩어리로 변형시키는 것이 좋다.

다음으로 도 1과 도 4를 참조하여 상기 냉각기(200)에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 냉각기 및 분쇄기를 나타내는 내부구성도이다.

상기 압착변형기(100)를 통과하면서 폐고무 재료는 가열되어 고온 상태이다. 이러한 상태는 폐고무 덩어리들이 서로 눌러붙게 되어 분쇄를 방해하기 때문에 열을 식힐 필요가 있다. 즉, 재료의 취성을 높여 분쇄가 잘 이루어지게 할 필요가 있을 뿐 아니라 후술하는 분쇄기(300)에서 분쇄하는 공정시 발생되는 열을 미리 감소 시키기 위해서도 미리 예냉각할 필요가 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 상기 냉각기(200)는 상기 압착변형기(100)를 통과한 폐고무 재료의 열을 식히는 것으로서 재료가 투입되는 호퍼(220), 상기 호퍼(220)를 통과한 재료를 일시적으로 저장하는 저장탱크(240), 상기 저장탱크(240) 외주면을 둘러싸는 냉각수단(260)으로 구성된다.

상기 호퍼(220)는 도시된 바와 같이 하측으로 갈수록 좁아지는 형상이며 상기 호퍼(220)의 하측에 상기 저장탱크(240)가 결합된다.

그리고 상기 냉각수단(260)은 상기 저장탱크(240)의 외측을 둘러싸며 냉매로 충진되는 냉매자켓(262)과, 상기 냉매자켓(262) 내의 냉매가 순환되도록 냉매가 주입되는 주입구(264) 및 냉매가 배출되는 배출구(266)로 이루어진다.

상기 주입구(264)와 배출구(266)에는 적절하게 제어될 수 있는 밸브가 구비되며 냉매로는 에틸렌글리콜과 물을 혼합한 부동액 등을 사용할 수 있다. 참고로 상기 냉각기(200)는 내부의 온도를 약 -30℃ ~ -10℃ 정도로 냉각한다.

한편, 상기 저장탱크(240) 내부에는 레벨센서(290)가 구비되어 상기 저장탱크(240) 내부에 저장되는 폐고무 재료의 양을 감지하게 하여 일정량 이하로 줄어들면 상기 압착변형기(100)로부터 지속적으로 폐고무 재료가 공급되게 하도록 할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 호퍼(220) 외측으로 에어커튼부(280)가 더 구비되어 상기 저장탱크(240) 내부의 냉기가 빠져 나가지 않게 하고 외부의 공기가 유입되지 않게 하는 것이 좋다.

다음으로 도 1, 도 4, 도 5를 참조하여 상기 분쇄기(300)에 대해 설명한다. 여기서, 도 5는 본 발명의 분쇄기의 측단면을 나타내는 측단면도이다.

상기 분쇄기(300)는 상기 냉각기(200)를 통해 냉각된 폐고무 재료를 미세하게 분쇄하면서 분말화하고 분말 표면에 심한 스크래치를 형성하여 표면적을 증가시키는 기능을 하는 구성으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 회전하지 않고 고정된 고정분쇄드럼(320)과, 상기 고정분쇄드럼(320) 내부에서 회전구동력을 전달하는 구동축(340)과, 상기 구동축(340)에 결합되어 상기 고정분쇄드럼(320) 내에서 회전하는 복수개의 원형톱(360)과, 상기 원형톱(360)들 사이 사이에 교대로 배치되는 디스크(370)로 이루어진다.

상기 고정분쇄드럼(320)은 중공관 형상을 가지면서 고정되고 내주면에는 길이방향을 따라 고정홈(322)이 형성되는데, 상기 고정홈(322)은 원주를 따라 다수개가 배열되며 도시된 것 처럼 수직면(322a)과 경사면(322b) 및 상기 경사면(322b)에 부착된 고정날(322c)로 구성될 수 있다.

상기 수직면(322a)은 상기 고정분쇄드럼(320) 내주면에 수직으로 형성되고 상기 경사면(322b)은 상기 수직면(322a)의 하부에서 내측으로 상향 경사지게 형성되고 상기 경사면(322b)에는 평판 형상의 특수강으로 이루어진 고정날(322c)이 탈부착 가능하게 부착되어 있다. 상기 수직면(322a)과 경사면(322b)은 상기 고정분쇄드럼(320)의 내주면을 절삭하여 제조할 수 있으며, 상기 고정날(322c)은 상기 경사면(322b)에 볼트와 같은 체결구로 체결하여 교체가 가능하게 결합된다.

그리고 상기 구동축(340)은 상기 고정분쇄드럼(320) 내부에서 회전하도록 설 치되고 일측에 풀리(346)와 같은 동력전달수단에 의해 외부로부터 동력을 전달받아 회전한다.

또한, 도 5를 참조하면 상기 구동축(340)에는 복수개의 원형톱(360)이 일정간격으로 결합되고 상기 원형톱(360)들 사이 사이에는 교대로 원판 형상의 디스크(370)가 결합되어 상기 원형톱(360) 들을 일정간격으로 유지해준다.

그런데 상기 원형톱(360)과 디스크(370)는 일측으로 경사지게 결합되는 것이 바람직하다.

결합관계를 좀더 설명하자면, 상기 고정분쇄드럼(320)의 양측에는 상기 고정분쇄드럼(320)을 밀폐하면서 고정하는 하우징(310)이 장볼트(312)에 의해 결합되고 상기 하우징(310) 및 고정분쇄드럼(320)을 관통하여 상기 구동축(340)이 베어링(344)에 의해 지지되면서 결합되며 상기 구동축(340)에 상기 원형톱(360)과 디스크(370)가 교대로 키(key)에 의해 경사지게 결합된다. 그리고 상기 복수개의 원형톱(360)과 디스크(370)가 서로 밀착되도록 양측에서 가압하는 경사링(380)이 상기 구동축(340)에 역시 끼워지고 그 외측에 각각 너트(342)로 조인다. 이렇게 함으로써 상기 원형톱(360)과 디스크(370)는 마치 한 덩어리와 같이 일체로 회전하며 일측으로 경사진 상태로 회전하기 때문에 상기 원형톱(360)과 디스크(370)가 1회전할 때 마다 외측 테두리 부분이 좌우로 움직이는 것과 같이 이동한다.

여기서, 상기 하우징(310)은 분해가 가능하여 상기 고정분쇄드럼(320) 내부로부터 상기 원형톱(360)을 교체할 수 있게 구성된다.

상기 원형톱(360)은 일반적인 원형톱 형상을 가지되 톱날 단부에 초경합금과 같은 재질로 이루어지는 초경팁(362)을 결합시켜 내구성을 향상시킬 수 있고 일정 기간 사용 후 상기 초경팁(362)을 연마하여 재사용할 수도 있다.

바람직한 것은 상기 초경팁(362)의 배열은 서로 인접하는 원형톱의 초경팁과 나란히 일렬로 배치되는 것이 아니라 지그재그로 엇갈리게 배치되도록 상기 원형톱다수개를 상기 구동축(340)에 고정한다.

또 상기 원형톱(360)의 초경팁(362)과 상기 고정날(322c)의 일측 모서리와 사이의 간극은 매우 작게 형성되어 상기 초경팁이 상기 고정날(322c) 표면과 부딪치지지는 않을 정도만 되도록 설치된다.

바람직하게는 도 4에 도시된 것 처럼 상기 고정분쇄드럼(320) 외주면에는 상기 고정분쇄드럼(320)을 냉각시킬 수 있는 고정분쇄드럼 냉각자켓(390)이 더 구비되는 것이 좋다. 상기 고정분쇄드럼 냉각자켓(390)에도 상기 냉매자켓(262)에 주입되는 냉매가 함께 주입되고 배출되도록 순환시킨다.

본 발명에서 상기 분쇄기의 또 다른 실시 예는 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 분쇄기의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.

고정분쇄드럼(320)과 구동축(340)은 상기와 동일하며, 상기 구동축(340)에 원기둥 형상의 회전하는 회전분쇄드럼(350)이 결합되는데 상기 회전분쇄드럼(350)의 표면에는 도시된 바와 같이 복수개의 삽입홈(350a)이 오목하게 형성된다. 각 삽입홈(350a)은 상기 회전분쇄드럼(350)의 길이방향을 따라 관통되게 형성되며 원주를 따라 일정간격으로 배치된다.

상기 삽입홈(350a)에는 삽입 또는 분리가 가능한 삽입날(352)이 끼움결합되 는데, 상기 삽입날(352)은 상기 삽입홈(350a)의 폭과 동일한 두께를 가지는 평판 형상이며 일측에 톱날 형상이 형성되어져 있고 양단에 외측으로 돌출되는 걸림돌출구(352a)가 형성된다.

상기 걸림돌출구(352a)는 상기 삽입날(352)을 상기 삽입홈(350a)에 완전히 끼운 상태에서 외부로 돌출되는 부분이며 상기 회전분쇄드럼(350)의 직경과 동등한 직경을 가지고 일면이 움푹하게 형성된 원형 고정너트(미도시)를 상기 회전분쇄드럼(350)의 양단에 결합시켜 상기 걸림돌출구(352a)가 상기 고정너트의 움푹한 곳에 걸리게 되어 각 삽입날(352)은 고정될 수 있다.

이러한 구조는 상기 삽입날(352)을 장시간 사용할 때 마모되면 교체를 매우 용이하게 한다.

본 발명에서 추가적으로 상기 압착변형기(100)와 냉각기(200) 사이에는 상기 압착변형기(100)를 통과한 폐고무 재료를 상기 냉각기(200)에 제공하도록 이송수단(400)이 더 구비될 수 있다. 상기 이송수단(400)은 도 1에서와 같이 컨베이어(420)를 이용해 상측으로 폐고무를 이송하고 이송 도중에 상기 냉각기(200)의 효율을 위해 상부에 송풍팬(440)을 구비하여 사전에 어느 정도 열을 식히는 것이 바람직하다.

이때 상기 컨베이어(420)는 상술한 상기 레벨센서(290)와 연동되어 상기 레벨센서(290)가 상기 저장탱크(240) 내부에 저장되는 폐고무 재료의 양이 기준치 이하가 되는 것을 감지하면 상기 컨베이어(420)를 작동시켜 지속적으로 폐고무 재료 를 공급해 줄 수 있도록 한다.

또 상기 분쇄기(300)를 거친 미세한 폐고무 분말 내에 일부 포함될 수 있는 불순물(실, 먼지, 분진 등)을 제거할 수 있는 불순물 제거수단(500)이 더 구비될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 불순물 제거수단(500)은 상기 분쇄기(300) 하측에 구비되어 상기 분쇄기(300)를 통과한 폐고무 분말이 이송될 때 상측에서 공기를 흡입하여 불순물만을 집진하는 구조로 할 수 있으나 여러 가지 다양한 집진설비를 이용할 수 있을 것이다. 또한, 분말에 최초에 제거되지 못한 철 성분이 포함될 수 있으므로 전자석 시스템을 통해 최종적으로 철성분을 분리하게 구성할 수도 있다.

이하에서는 본 발명을 사용하여 폐고무를 분말화하는 공정을 간단하게 설명하고자 한다.

먼저, 일정 크기로 절단되거나 파쇄된 폐고무 재료를 상기 압착변형기의 투입구에 넣고 작동시키면 상기 첫번째 압착변형기(100)의 고정드럼(120) 내부로 유입되고 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142) 사이에 삽입된다. 다시 말해, 상기 회전드럼(140)이 회전함에 따라 상기 회전돌기부(142)가 상기 고정돌기부(122) 사이를 통과하게 되고 이로 인해, 재료가 마찰에 의해 조금씩 빨려들어가 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142) 사이에서 압착(충돌, 비틀림, 회전, 압축, 인장, 마찰, 짓이겨짐)에 의해 내부 인장강도가 극히 낮아지고 소성변형이 일어나 무정형 의 덩어리로 변형된다.

이때, 상기 고정드럼(120)과 회전드럼(140) 사이의 간격이 상기 회전드럼(140)의 회전방향으로 갈수록 좁아지는 구조로 되어 있어 폐고무 재료들이 연속적으로 잘 흡입된다.

이와 같은 압착 변형공정은 두번째 압착변형기에 의해 더 수행될 수 있으며, 이로 인해 재료는 내부강도와 탄성이 더 약화된 상태의 덩어리로 변형된다.

참고로, 상기 회전드럼(140)은 저속(약 5 ~ 30rpm)으로 회전한다.

상기 압착변형기(100)를 거친 후 무정형의 덩어리화된 재료는 하측으로 모이게 되고 상기 이송수단(400)의 컨베이어(420)에 의해 상측으로 이송되고 동시에 상기 송풍팬(440)에 의해 어느 정도 열을 식히게 된다.

상기 이송수단(400)에 의해 이송되는 재료는 상기 냉각기(200)의 호퍼(220)를 통해 상기 저장탱크(240)에 공급되고 상기 저장탱크(240)에 공급된 재료는 일시적으로 저장되면서 상기 냉매자켓(262)에 의해 냉각되어 딱딱한 상태로 된다.

냉각된 폐고무 재료는 상기 분쇄기(300)에 공급되는데, 상기 고정분쇄드럼(320)의 내부로 유입되면서 상기 원형톱(360)의 회전에 의해 분쇄가 시작된다. 상기 원형톱(360)의 톱날에 구비된 초경팁(362)이 냉각된 폐고무 재료의 표면에 스크래치를 내면서 미세하게 분쇄하고 분쇄된 분말은 상기 원형톱(360)의 초경팁(362) 사이에 형성된 공간에 채워지면서 회전방향으로 이동하고 이동된 분말은 상기 고정홈(322)에 머물면서 일정량씩 상기 경사면의 고정날 표면을 따라 이동하여 다음 고정홈(322)으로 이동된다. 상기 원형톱(360)은 약 3600rpm 내외로 고속회 전 한다.

상기 초경팁(362)과 고정날(322c) 사이의 간극은 매우 작기 때문에 분말이 미세하게 분쇄되면서 간극을 통해 통과하고 분쇄될 때 표면에 수많은 스크래치가 형성된다.

더욱이, 상기 원형톱(360)은 일측으로 경사지게 설치되어 회전하므로 1회전할 때마다 좌우로 이동하는 결과가 되어 상기 고정분쇄드럼(320) 일측으로 유입되는 냉각 폐고무 재료가 타측으로 잘 전달되게 하며 이것은 분쇄 효율을 우수하게 한다.

이렇게 분쇄가 완료된 분말은 마치 톱밥 모양을 가지고 부피는 질량에 비해 부피가 상대적으로 크고 표면이 넓은 특징을 가진다.

다시 말해, 종래와 달리 알갱이 형태가 아니라 압착변형 공정으로 인해 내부가 약화되어 형상이 일정치 않으며 상기 원형톱에 의해 표면에 수많은 스크래치(scratch)가 형성되어 매우 불규칙하기 때문에 약품과 반응할 수 있는 표면적이 매우 넓게 된다. 따라서, 새로운 재료에 잘 녹아들어가 융합될 수 있어 완성품의 물성치를 저하시키지 않게 된다.

이상과 같이 도면을 참조하여 상세하게 설명한 본 발명은 단지 일 실시 예에 지나지 않으므로 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해 결정되어져야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 폐고무 분말 제조장치를 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명의 압착변형기를 나타내는 내부구성도.

도 3은 도 2에 도시된 압착변형기의 A, B부분 확대도.

도 4는 본 발명의 냉각기 및 분쇄기를 나타내는 내부구성도.

도 5는 본 발명의 분쇄기의 측단면을 나타내는 측단면도.

도 6은 본 발명의 분쇄기의 다른 실시 예를 나타내는 단면도.

<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >>

100 : 압착변형기 120 : 고정드럼

122 : 고정돌기부 140 : 회전드럼

142 : 회전돌기부 160 : 투입구

180 : 유출구

200 : 냉각기 220 : 호퍼

240 : 저장탱크 260 : 냉각수단

262 : 냉매자켓 264 : 주입구

266 : 배출구 280 : 에어커튼부

290 : 레벨센서

300 : 분쇄기 310 : 하우징

312 : 장볼트 320 : 고정고정분쇄드럼

322 : 고정홈 322a : 수직면

322b : 경사면 322c : 고정날

340 : 구동축 342 : 너트

344 : 베어링 346 : 풀리

350 : 회전분쇄드럼 350a : 삽입홈

352 : 삽입날 352a : 걸림돌출구

360 : 원형톱 362 : 초경팁

370 : 디스크 380 : 경사링

390 : 고정분쇄드럼 냉각자켓

400 : 이송수단 420 : 컨베이어

440 : 송풍팬

500 : 불순물 제거수단

Claims

일정한 크기로 절단된 폐고무 재료를 분쇄하여 분말로 제조하는 폐고무 분말 제조장치에 있어서,

절단된 폐고무 재료를 압착하여 변형시키는 압착변형기(100);

상기 압착변형기(100)에서 압착 변형된 폐고무 재료가 투입되어 저장되며 폐고무 재료에 발생된 열을 냉각시키는 냉각기(200);

상기 냉각기(200) 하부에 설치되어 상기 냉각기(200)에서 냉각된 폐고무 재료가 공급되며 폐고무 재료의 표면적이 증가하도록 표면에 스크래치(scratch)를 형성하면서 분쇄하여 분말로 만드는 분쇄기(300);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압착변형기(100)는,

절단된 폐고무 재료가 유입되고 내주면에는 첨부가 둥글게 처리된 복수개의 고정돌기부(122)가 형성된 원통형의 고정드럼(120)과, 상기 고정드럼(120) 내에서 회전하며 외주면에는 첨부가 둥글게 처리된 복수개의 회전돌기부(142)가 형성된 회전드럼(140)으로 이루어져, 상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142)의 사이에 폐고무 재료가 유입되어 압착 변형되는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 2 항에 있어서,

상기 고정돌기부(122)와 회전돌기부(142)는 일정간격을 가지고 배열되며, 상기 각 회전돌기부(142)가 인접하는 상기 고정돌기부(122) 사이를 통과하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 3 항에 있어서,

상기 고정드럼(120)과 회전드럼(140) 사이의 간격은 폐고무 재료가 투입되는 투입구로(160)부터 유출되는 유출구(180)로 갈수록 점진적으로 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각기(200)는,

상기 압착변형기(100)에서 압착 변형된 폐고무 재료가 투입되는 호퍼(220)와, 상기 호퍼(220)의 하부에 결합되고 상기 호퍼(220)를 통해 투입된 폐고무 재료를 저장하는 저장탱크(240)와, 상기 호퍼(220)와 저장탱크(240)의 외주면을 둘러싸도록 설치되어 내부의 폐고무 재료를 냉각시키는 냉각수단(260)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 5 항에 있어서,

상기 냉각수단(260)은,

상기 호퍼(220)와 저장탱크(240)를 둘러싸도록 설치되고 냉매로 충진되는 냉매자켓(262)과, 상기 냉매자켓(262) 일측에 형성되어 상기 냉매자켓(262)에 냉매를 주입하는 주입구(264)와, 상기 냉매자켓(262) 타측에 형성되어 상기 냉매자켓(262)으로부터 냉매가 배출되는 배출구(266)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 분쇄기(300)는,

중공관 형상을 가지며 상기 냉각기(200)에서 냉각된 폐고무 재료가 유입되고 내주면에 복수개의 고정홈(322)이 형성된 고정분쇄드럼(320)과, 상기 고정분쇄드럼(320) 내부 중심에 설치되는 구동축(340)과, 상기 구동축(340)에 일정간격으로 결합되어 상기 고정분쇄드럼(320) 내부에서 회전하는 복수개의 원형톱(360)과, 상기 각 원형톱(360)에 사이에 배치되어 결합하는 원판 형상의 디스크(370)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 7 항에 있어서,

상기 원형톱(360)과 디스크(370)는 일측으로 경사지게 결합되고 양측에는 상기 복수개의 원형톱(360)과 디스크(370)를 가압하는 경사링(380)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 7 항에 있어서,

상기 고정홈(322)은 상기 고정분쇄드럼(320)의 내주면에 수직으로 형성되는 수직면(322a)과, 상기 수직면(322a) 하부에서 상기 원형톱(360)의 회전방향으로 상향 경사지게 형성되는 경사면(322b)과, 상기 고정분쇄드럼(320)의 길이방향을 따라 상기 경사면(322b)에 탈부착 가능하게 결합되는 평판 형상의 고정날(322c)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 분쇄기(300)는,

중공관 형상을 가지며 상기 냉각기(200)에서 냉각된 폐고무 재료가 유입되고 내주면에 복수개의 고정홈(322)이 형성된 고정분쇄드럼(320)과, 상기 고정분쇄드럼(320) 내부 중심에 설치되는 구동축(340)과, 상기 구동축(340)에 결합되어 회전하고 가장자리 표면에 일정간격으로 삽입홈(350a)이 형성된 회전분쇄드럼(350)과, 상기 삽입홈에 삽입되고 일측에 톱날이 형성되며 양단에 돌출된 걸림돌출구(352a)가 형성된 삽입날(352)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐고무 분말 제조장치.