KR20130004842U

KR20130004842U - 수지 재생용 압출 장치

Info

Publication number: KR20130004842U
Application number: KR2020120000852U
Authority: KR
Inventors: 최병국
Original assignee: 최병국
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-12
Also published as: KR200471233Y1

Abstract

본 고안은 수지 재생용 압출 장치에 관한 것으로, 일 측에 원료 수지가 공급되는 투입부가 형성되고, 타측에 용융된 수지를 배출하는 노즐부가 구비된 압출기 본체; 상기 압출기 본체 내부에 설치되어 모터에 의해 회전하면서, 압출기 본체 내부에 투입된 수지를 노즐부 측으로 압송하는 본체 및 날개를 포함하는 이송 스크류; 및 상기 이송 스크류 본체 내부를 관통하여 설치되며, 봉 형상인 적어도 하나의 제1히터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 고안에 따른 수지 재생용 압출 장치에 따르면, 종래 기술에 비해 열전달 효율성이 높아 저비용 고효율의 용융 원료를 제공할 수 있게 된다.

Description

수지 재생용 압출 장치{EXTRUDER FOR RESIN REGENERATION}

본 고안은 수지를 녹여 재생하는 수지 재생용 압출 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 열 효율이 높아 수지를 단시간에 고르게 용융시키는 수지 재생용 압출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열가소성 수지는 열을 가해 반복적인 성형이 가능하므로, 열가소성 수지로 이루어진 제품의 경우 사용 후 재생 공정을 통해 재활용하는 것이 자원절감, 환경보호 등 여러 면에서 바람직하다. 이를 위해 다양한 형태의 수지 재생장치가 사용되고 있는데, 도 1에는 폐수지를 압력과 열을 가해 녹여 재사용이 가능한 형태로 성형하는 통상적인 압출장치의 구조가 대략적으로 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 수지 재생용 압출 장치는 일측에 투입부(11)가 구비된 압출기(12)의 내부에 모터(15)에 의해 회전되는 스크류(13)가 설치되고, 이 압출기 본체(12) 외부에 히터(16)가 설치되며, 그 종단부에 성형헤드(14)가 구비되어 이전 공정에서 분쇄된 상태로 투입부(11)를 통하여 압출기(12) 내부로 투입된 폐수지를 상기 스크류(13)의 회전에 의해 압력을 가해 이송시키면서 히터(16)의 발열에 의해 용융시키고, 용융된 수지를 성형헤드(14)에 형성된 압출공을 통해 연속적으로 압출하는 구조로 이루어졌다. 압출된 수지 재생물은 냉각수가 담겨진 수조 또는 다른 냉각 장치에 의해 경화되고, 컷팅장치(미도시)에 의해 잘게 절단되어 성형이 용이한 입자 형태의 수지 펠릿으로 재생되는 것이 일반적이다.

그런데, 이러한 종래의 수지 재생용 압출 장치는 히터(16)의 열을 압출기(12) 외부에서만 가하여 수지를 용융시키는 구조이기 때문에, 히터(16)와 거리가 먼 내부로 갈수록 열전달 효율이 떨어지게 된다. 이에 따라, 종래에는, 열 공급량과 처리 속도를 높일 경우, 히터(16)와 가까운 부분에서는 수지의 탄화가 발생되고 먼 부분에서는 수지의 용융이 잘 이루어지지 않는 문제가 발생하기 때문에, 열 공급량 및 처리 속도에 상단한 제한이 따를 수 밖에 없었다. 따라서, 종래의 수지 재생 장치는 수지를 고르게 용융시키는데 많은 시간이 소요되어 생산성이 떨어지고, 장치 길이도 길어지게 되며, 열에 의한 용융 효과가 떨어지는 만큼 스크류(13)에 걸리는 작동 부하가 커질 수 밖에 없는 문제가 있었다.

특히, 이러한 압출 장치를 이용하여 폐수지를 재생할 때, 현실적으로 재생업체에서는 비용, 시간, 인력 소요 등의 문제로 인해 수집된 폐수지를 세밀하게 분류하기가 어렵기 때문에, 여러 종류가 혼합된 폐수지를 투입하여 저품질의 수지로 재생하는 경우가 많고, 동일한 종류로 분류된 수지를 투입하는 경우에도 동일 물품에서 발생된 것이 아니기 때문에 파쇄된 폐수지 조각의 크기는 불균일하게 된다. 이러한 이유로 압출기에 투입되는 폐수지 조각들은 종류 및 크기에 따라 용융에 필요한 열량과 시간이 제각각이 되므로, 투입된 폐수지를 모두 또한 가능한 한 단시간에 처리하기 위해서는 히터의 작동 온도를 상당히 높여서 운전할 수 밖에 없었다.

이에 따라, 고온 상태에서 수지에 포함된 휘발성 원유 성분이 다량의 유산 가스로 변환되고, 수지의 상당량이 탄화되기 때문에, 투입된 폐수지 물량의 40% 정도가 손실되어 재생율이 매우 떨어지고, 재생된 수지의 품질도 떨어지게 되는 문제가 발생하고 있다.

종래에는 이러한 압출 장치의 문제점을 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 압출기 본체(12) 외부에 히터(16)가 설치됨과 동시에 스크류(13) 내부에 열매체유를 순환시켜 원료를 가열하는 장치(18,19)가 개발되었다. 그러나, 이러한 압출 장치는 외부에서 별도의 열매체유를 가열하는 장치(18)와 열매체유를 순환시키는 장치(19)가 추가되어 설비제조비용이 상승하고, 열매체유 순환 장치(19) 관리에 따른 처리 비용 상승은 물론 환경적인 오염 문제를 발생시키고, 간접열을 이용하는 관계로 열효율성이 크게 떨어지는 문제가 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 이송 스크류 본체 내부 또는 이송 스크류 본체 내부 및 압출기 본체와 이송 스크류 본체 사이에 히터를 구비하여 저비용으로 재생율이 높고 품질이 우수한 수지를 제공하는 수지 재생용 압출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 수지 재생용 압출 장치는 일 측에 원료 수지가 공급되는 투입부가 형성되고, 타측에 용융된 수지를 배출하는 노즐부가 구비된 압출기 본체; 상기 압출기 본체 내부에 설치되어 모터에 의해 회전하면서, 압출기 본체 내부에 투입된 수지를 노즐부 측으로 압송하는 본체 및 날개를 포함하는 이송 스크류; 및 상기 이송 스크류 본체 내부를 관통하여 설치되며, 봉 형상인 적어도 하나의 제1히터를 포함한다.

또한, 본 고안에 따른 수지 재생용 압출 장치는 상기 압출기 본체는 외부 몸체와 내부 몸체로 구성되며, 상기 외부 몸체와 상기 내부 몸체의 사이 공간을 관통하여 설치되는 봉 형상의 적어도 하나의 제2 히터를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 고안에 따른 수지 재생용 압출 장치에 있어서, 상기 제1히터는 상기 이송 스크류 본체 내측에 설치된 끼움 장치에 의해 이탈착되도록 설치될 수 있으며, 상기 제2히터도 상기 압출기 본체의 외부 몸체 또는 상기 내부 몸체의 내측에 설치된 끼움 장치에 의해 이탈착되도록 설치될 수 있다.

본 고안에 따르면, 이송 스크류 본체 내부에 히터를 직접 설치하여 열을 가하므로, 압출기 몸체 외부에 히터를 설치하는 종래 방식에 비하여 약 30 내지 50% 효율성을 향상시키며, 스크류 본체 내부로 열매체유를 순환시키는 방식에 따른 외부 가열장치와 순환 장치에 따른 비용 상승과 관리 문제점을 제거하고, 열매체유 사용으로 인한 누출, 가스 발생, 탄화 및 사용 후 열매체유 처리 등으로 인한 제반 환경적 오염 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 이송 스크류 본체 내부 뿐 아니라 압출기 본체의 외부 몸체와 내부 몸체 사이 공간에 히터가 설치되어 열을 가하므로, 압출기 몸체 외부에만 히터를 설치하는 종래 방식에 비해 약 50 % 이상의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 이송 스크류 본체 내측 또는 압출기 본체의 외부 몸체 또는 내부 몸체의 내측에 설치된 끼움 장치에 의해 히터가 이탈착 되므로 압출 장치의 고장 및 수리 보수 시에도 외부에서 히터를 간단하게 교체하고 관리할 수 있으므로 비용 절감 및 설비의 생산효율성 및 관리 유지성을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 압출기 본체 외부에만 히터가 설치된 종래의 수지 재생용 압출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 압출기 본체 외부에 히터가 설치됨과 동시에 스크류 내부에 열매체유를 순환시켜 원료를 가열하는 장치가 구비된 종래의 수지 재생용 압출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 고안의 일 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 구성을 보여주는 측면도이다.
도 4는 본 고안의 일 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 압출기 본체 내부의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 고안의 다른 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 구성을 보여주는 측면도이다.
도 6은 본 고안의 다른 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 압출기 본체 내부의 구성을 보여주는 단면도이다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 구현예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 도면은 본 고안의 상세한 설명을 위한 것일 뿐 본 고안을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것은 아니다.

본 고안은 기술적 사상 및 범위 내에서 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 구현예를 가질 수 있으므로, 본 고안은 기술적 사상 및 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서, 동일한 도면 부호를 동일한 구성요소에 대해 사용하였다.

도 3은 본 고안의 일 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 구성을 보여주는 측면도이다. 도 4는 본 고안의 일 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 압출기 본체 내부의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 고안의 일 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치는 압출기 본체(110), 이송 스크류(120), 제1히터(150)를 포함한다.

여기서, 상기 압출기 본체(110)는 투입된 폐수지를 열과 압력을 가해 용융시키고 이를 압출하는 기능을 하며, 일 측에 원료 수지가 공급되는 투입부(112)가 형성되고, 타 측에 용융된 수지를 배출하는 노즐부(114)가 구비된다.

한편, 상기 이송 스크류(120)는 압출기 본체(110) 내부에 투입된 수지를 노즐부 측으로 압송함과 동시에 압출기 본체 내부의 수지를 용융시키는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 이송 스크류(120)는 상기 압출기 본체(110) 내부에 설치되어 모터(200)에 의해 회전하면서, 압출기 본체(110) 내부에 투입된 수지를 노즐부(114) 측으로 압송한다. 상기 이송 스크류(120)의 회전은 이송 스크류(120)에 장착된 스크류 플렌지(미도시) 및 상기 스크류 플렌지와 전기적으로 연결된 모터에 의해 이루어진다. 또한, 상기 이송스크류(120)는 상기 모터(200)에 의한 스크류 날개(122)의 회전력과 스크류 본체(124) 내부에 설치된 히터(150)에 의한 열에 의해 수지를 용융시킨다.

또한, 상기 이송 스크류(120)는 본체(124) 및 날개(122)를 포함하여 구성되며, 구체적으로 본체(124) 및 그 외부에 나선 돌기 형상의 날개(122)가 1열 또는 2열 이상의 다열 형성되며, 그 본체(124)는 그 내부가 비어 있는 구조이다. 스크류 본체 내부가 채워져 있는 환봉식 스크류에 비해 속이 비어 있는 본 고안의 이송 스크류는 동일한 외경을 갖더라도 중량이 감소되어 비용이 절감되며 동시에 회전에 의한 스크류의 휨 변형율도 감소하게 되는 효과 있다.

한편, 상기 제1히터(140)는 적어도 하나가 이송 스크류 본체(120) 내부를 관통하여 설치되며, 이는 압출기 본체 내부에 직접 열을 가함과 동시에 압출기 본체 내부 공간에 고르게 열을 전달할 수 있도록 하여 압출기 본체에 투입된 수지에 전달되는 열 전달율을 최대화하기 위함이다. 구체적으로, 본 고안에 따른 압출 장치는 이송 스크류 본체(124) 내부에 제1히터(140)를 설치함으로써 압출기 몸체 외부에 히터를 설치하는 종래 방식에 비하여 30 내지 50% 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 스크류 본체 내부로 열매체유를 순환시키는 종래 방식과 달리 열매체유를 가열하는 외부 가열장치 및 열매체유 순환장치에 따른 비용 상승과 관리 문제점을 제거하고, 열매체유 사용으로 인한 누출, 가스 발생, 탄화 및 사용 후 열매체유 처리 등으로 인한 제반 환경적 오염 문제를 해결할 수 있다.

한편, 상기 제1히터(140)는 이송 스크류 본체 내부에, 그 내부를 관통하여 설치된 파이프 형태의 고정 장치(130)의 내측에 설치하는 것이 바람직하다. 이는 제1히터(140)가 이송 스크류(120)의 회전에 영향받지 않도록 하기 위함이다.

또한, 상기 제1히터(140)는 이송 스크류 본체(124) 내부를 관통하는 형상으로서, 봉 형상을 갖는 것이 보다 바람직하다. 봉 형상의 히터의 경우 압출기 본체 내부 공간에 열을 고르게 전달하기에 적합한 형상인 동시에 다른 형상의 히터에 비해 저렴한 비용으로 제작 가능하고, 히터의 고장이 발생했을 경우 외부로 탈착이 용이하여 설비 관리에 용이하기 때문이다.

한편, 상기 제1히터(140)는 상기 이송 스크류 본체(124) 내측에 설치된 끼움 장치(미도시)에 의해 이탈착되도록 설치될 수 있다. 이는 적어도 하나의 제1히터(140)를 간단한 구조로 장착하여 히터의 이탈착을 효과적으로 하고, 끼움 장치에 의해 히터를 고정하여 히터의 변형이나 손상이 없도록 하여 내구성을 향상시키기 위함이다. 또한, 이러한 구성에 의해 압출 장치의 고장 및 수리 보수 시에 외부에서 히터를 간단하게 교체하고 관리할 수 있도록 하여 비용 절감 및 설비의 생산효율성 및 관리 유지성을 극대화시킬 수 있다.

여기서, 상기 끼움 장치(미도시)는 이송 스크류 본체(124) 내측에 설치된 고정 장치(130)에 설치됨이 바람직하며, 구체적으로 끼움 장치가 설치되는 구체적 형태는, 고정 장치(130)의 내부에 설치된 바퀴살 형태의 거치대 및 그 거치대 상에 히터를 끼우기 위한 복수의 베어링 또는 플렌지 등의 슬립용 링이 설치되는 형태로 구성되거나 고정장치(130)의 내측에 복수의 베어링 또는 플렌지 등의 슬립용 링이 설치되는 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 예 외에도 봉 형상의 히터를 끼울 수 있는 공지의 끼움 장치는 모두 이용 가능하다.

도 5는 본 고안의 다른 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 구성을 보여주는 측면도이다. 도 6은 본 고안의 다른 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 압출기 본체 내부의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 고안의 다른 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치는, 상술한 본 고안의 일 태양에 따른 수지 재생용 압출 장치의 구성 외에 제2히터(160)를 더 포함한다.

구체적으로, 상기 압출기 본체(110)는 외부 몸체(110A)와 내부 몸체(110B)로 구성되고, 상기 제2히터(150)는 적어도 하나가 상기 압출기 본체(110)의 외부 몸체(110A)와 상기 내부 몸체(110B)의 사이 공간을 관통하여 설치된다. 이는 수지가 투입되는 공간(C, 수지는 투입부(112)를 통해 C 공간으로 투입됨)과 제2히터(160)가 설치되는 공간을 분리함과 동시에 수지가 투입되는 공간과 히터가 설치되는 공간을 최대한 가깝게 하여 수지에 전달되는 열 전달율을 최대화하기 위함이다.

또한, 상기 제2히터(160)가 설치되는 공간에 단열재(미도시)를 채워 넣어 열 손실율을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 제2히터(160)는 봉 형상의 히터를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 봉 형상의 히터를 이용하는 경우 본 고안의 일 태양에 따른 압출 장치에서 설명한 바와 같이, 압출기 본체 내부 공간에 열을 고르게 전달하기에 적합한 형상인 동시에 다른 형상의 히터에 비해 저렴한 비용으로 제작 가능하고, 히터의 고장이 발생했을 경우 외부로 탈착이 용이하여 설비 관리에 용이하다는 장점이 있다.

한편, 상기 제2히터(160)는 상기 압출기 본체의 외부 몸체(110A) 또는 내부 몸체(110B)의 내측에 설치된 끼움 장치(150)에 의해 이탈착되도록 설치될 수 있다. 이는 적어도 하나의 제2히터(160)를 간단한 구조로 장착하여 히터의 이탈착을 효과적으로 하고, 끼움 장치에 의해 히터를 고정하여 히터의 변형이나 손상이 없도록 하여 내구성을 향상시키기 위함이다. 또한, 이러한 구성에 의해 압출 장치의 고장 및 수리 보수 시에 외부에서 히터를 간단하게 교체하고 관리할 수 있도록 하여 비용 절감 및 설비의 생산효율성 및 관리 유지성을 극대화시킬 수 있다.

여기서, 상기 끼움 장치(150)는 베어링 또는 플렌지 등의 슬립용 링이 이용될 수 있으며, 기타 공지 기술을 이용하여 봉 형상의 히터를 끼울 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 이송 스크류 본체 내부에 설치된 제1히터 또는 이송 스크류 본체 내부에 설치된 제1히터 및 압출기 본체의 외부 몸체와 내부 몸체의 사이 공간에 설치된 제2히터를 구비함으로써, 압출기 본체로 투입된 수지에 전달되는 열 전달율을 최대화하여 저비용으로 재생율이 높고 품질이 우수한 수지를 제공하는 수지 재생용 압출 장치를 제공할 수 있다.

11 투입부
12 압출기
13 스크류
14 성형헤드
15 모터
16 히터
17 노즐부
18 열매체유 가열 장치
19 열매체유 순환 장치
110 압출기 본체
110A (압출기 본체의) 외부 몸체
110B (압출기 본체의) 내부 몸체
120 이송 스크류
122 (이송 스크류) 날개
124 (이송 스크류) 본체
130 고정 장치
140 제1히터
150 (제2히터의) 끼움 장치
160 제2히터
200 모터
C 수지가 투입되는 공간

Claims

일 측에 원료 수지가 공급되는 투입부가 형성되고, 타측에 용융된 수지를 배출하는 노즐부가 구비된 압출기 본체;
상기 압출기 본체 내부에 설치되어 모터에 의해 회전하면서, 압출기 본체 내부에 투입된 수지를 노즐부 측으로 압송하는 본체 및 날개를 포함하는 이송 스크류; 및
상기 이송 스크류 본체 내부를 관통하여 설치되며, 봉 형상인 적어도 하나의 제1히터를 포함하는 수지 재생용 압출 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 압출기 본체는 외부 몸체와 내부 몸체로 구성되며, 상기 외부 몸체와 상기 내부 몸체의 사이 공간을 관통하여 설치되는 봉 형상의 적어도 하나의 제2 히터를 더 포함하는 수지 재생용 압출 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1히터는 상기 이송 스크류 본체 내측에 설치된 끼움 장치에 의해 이탈착되도록 설치되는 것인 수지 재생용 압출 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제2히터는 상기 외부 몸체 또는 상기 내부 몸체의 내측에 설치된 끼움 장치에 의해 이탈착되도록 설치되는 것인 수지 재생용 압출 장치.