WO2014038733A1 - 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치 - Google Patents

Abstract

저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치는, 폐타이어를 분쇄하고 철심을 제거한 고무칩으로부터 재활용 가능한 고무분말을 제조하는 장치에 있어서, 원통형의 고정드럼과 상기 고정드럼 내부에서 회전하고 외주면에 복수개의 압착날이 각각 나선형으로 경사지게 형성된 회전압착드럼으로 이루어져, 일정한 크기로 절단되어 투입된 고무칩을 압착, 변형시켜 인장강도를 감소시키는 인장강도 변형기; 상기 인장강도 변형기에서 배출된 고무칩을 냉각시키면서 이송하는 냉각이송기; 및 상기 냉각이송기에서 이송된 냉각된 고무칩을 고무분말로 분쇄하는 미세분쇄기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치

본 발명은 폐타이어 고무분말 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐타이어 고무의 인장강도를 저하시켜 재활용시 약품과 혼합율이 높은 고무분말을 만들 수 있는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 고무 제품의 인장강도는 100 kg/㎠ 이상의 강한 응집력을 가지고 있으며, 고무 원료의 믹싱 가공공정에서는 원료 입자들의 혼합상태가 중요하며 혼합,분산이 잘되면 최종 제품의 품질도 우수하다.

일반적인 고무 제품으로 만든 고무분말을 재활용하는 경우 높은 인장강도 때문에 혼합, 분산이 되지 않고 고무 알갱이가 박혀 있는 상태로 존재하다가 가교 되고나면 고무 제품의 물성이 저하되어 고무의 원료로서 재활용이 어려운 실정이다.

가교된 고무는 고 인장강도를 가지면서 탄성 및 경도가 높은 편이며 가교된 고무를 재활용하기 위해 많은 방법이 개발되고 있다.

그 중에 다수의 파쇄기와 분쇄기를 이용하여 상온에서 분쇄하는 방법을 대부분 사용한다. 그러나 이 방법의 경우 고 인장강도의 고무를 상온 절단하면 많은 열이 발생하게 되어 연화됨으로써 일정한 크기 이하의 분말로 제조하기가 어렵고 생산량이 저하되며 생산원가가 높아지는 문제점이 있다.

또한 고 인장강도와 탄성을 가지고 있으므로 칼날이 쉽게 손상되며, 칼날 가공과 교체 시간으로 인한 손실도 크다.

상술한 바와 같은 방법으로 제조한 고 인장강도의 고무분말을 신규 고무 배합의 재활용 원료로서 첨가 혼합하면 믹싱 공정 등에서 분산되지 않으며 미가류 고무 반죽 속에 고무 알갱이 상태로 박혀 있고 풀리지 않는다.

그리고, 이런 고무분말을 사용한 고무 제품은 품질, 물성값이 저하되고 재활용 원료로서 이용이 곤란하다.

이러한 문제를 해결하고자 종래에 등록번호 제10-1045634호(2011.6.24)"폐고무분말 제조장치"(종래기술 1), 공개번호 제10-2002-0089562(2002.11.29)"합성 폐고무 및 폐타이어 재생장치"(종래기술 2) 등이 공개된 바 있다.

그러나 종래기술 1의 경우 압착변형기에서 고무분말의 대량 생산이 충분하지 못한 단점이 있었다. 그리고 종래기술 2의 경우 이미 언급한 문제점들이 있어서 새로운 개선이 요구되었던 것이다.

본 발명의 실시 예들은 상술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 폐타이어 고무칩을 미세하게 분쇄하되, 소성변형을 일으켜 인장강도와 탄성을 저하시키고 연화시킴으로써 재활용시 원료약품과 혼합율이 높은 고무분말을 만들 수 있는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 폐타이어를 분쇄하고 철심을 제거한 고무칩으로부터 재활용 가능한 고무분말을 제조하는 장치에 있어서, 원통형의 고정드럼과 상기 고정드럼 내부에서 회전하고 외주면에 복수개의 압착날이 각각 나선형으로 경사지게 형성된 회전압착드럼으로 이루어져, 일정한 크기로 절단되어 투입된 고무칩을 압착, 변형시켜 인장강도를 감소시키는 인장강도 변형기; 상기 인장강도 변형기에서 배출된 고무칩을 냉각시키면서 이송하는 냉각이송기; 및 상기 냉각이송기에서 이송된 냉각된 고무칩을 고무분말로 분쇄하는 미세분쇄기;를 포함하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 인장강도 변형기는 원통 형상을 가지는 내부드럼 및 외부드럼의 이중 구조를 이루고 상부와 하부에 고무칩이 투입 및 배출될 수 있는 제1호퍼 및 고무칩 배출구가 형성된 고정드럼과, 상기 고정드럼을 관통하여 회전하는 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 상기 내부드럼의 내부에서 회전하며 외주에 돌출된 복수개의 압착날이 각각 나선형으로 경사지게 형성된 회전압착드럼과, 상기 구동축에 결합되고 상기 회전압착드럼의 상부에 배치되어 상기 제1호퍼에서 투입되는 고무칩을 강제로 유인하여 상기 회전압착드럼에 투입하는 강제투입판 및 상기 고정드럼의 내부에 냉풍을 공급하여 저온을 유지하는 저온유지기를 포함할 수 있다.

그리고 상기 내부드럼과 외부드럼 사이에 단열판이 구비되고 상기 단열판은 상측의 예열실과 하측의 외부 저온실로 구분하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 회전압착드럼의 압착날은 경사를 이루는 칼등부와, 상기 칼등부에 비해 상대적으로 작은 경사를 이루면서 연장형성되고 유입된 고무칩을 압착, 변형시키는 압축날부와, 상기 칼등부에 비해 상대적으로 큰 경사를 이루면서 상기 칼등부로부터 연장되는 칼날부로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 칼등부와 압축날부 및 내부드럼의 표면에는 마찰력을 높일 수 있도록 거칠기가 형성될 수 있다.

뿐만 아니라 상기 각 압착날에는 상기 칼등부, 압축날부 및 칼날부에 걸쳐 경사턱이 구비될 수 있다.

또한, 상기 내부드럼의 내주면과 상기 압착날의 단부 사이의 간격은 하측으로 갈수록 점진적으로 좁아지질 수 있다.

또 상기 강제투입판은 상기 구동축에 결합되어 회전하는 몸체와, 상기 몸체의 외주에 돌출 형성되되 경사를 이루어 상기 제1호퍼로부터 고무칩을 강제로 흡입할 수 있는 흡입돌기로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 미세분쇄기는 상기 냉각이송기에서 배출되는 냉각된 고무칩이 투입되는 제2호퍼와, 원통형을 이루고 내주면에 톱니 형상의 고정분쇄날이 형성되며 상기 제2호퍼와 연통되어 고무칩이 유입되는 고정하우징과, 상기 고정하우징의 내부에서 회전하고 외주면에 톱니 형상의 회전분쇄날이 형성되어 상기 고정분쇄날과 더불어 유입된 고무칩을 분쇄하는 회전분쇄드럼과, 상기 고정하우징의 일측에 형성되어 분쇄된 고무분말이 배출되는 분말배출구 및 상기 분말배출구에서 배출된 고무분말을 강제 이송하는 송풍팬을 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고 상기 고정분쇄날과 회전분쇄날은 각각 나선 모양의 경사를 이루면서 형성되되, 서로 직각을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예들을 통하면, 고무칩을 소성변형시켜 인장강도를 크게 감소시킴으로써 아주 미세한 고무분말을 제조할 수 있으며 재활용성이 매우 뛰어난 장점이 있다.

또한 본 발명의 인장강도 변형기를 다수개 설치하면 낮은 생산비용으로 대량의 고무 분말 생산이 가능하므로 재활용 고무분말의 이용률이 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 따른 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치의 구성을 나타내는 개략적인 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 인장강도 변형기의 세부적인 구조를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 인장강도 변형기의 AA 부분 단면도.

도 4는 도 2에 도시된 강제투입판의 사시도.

도 5는 도 1에 도시된 미세분쇄기의 세부적인 구조를 나타내는 단면도.

도 6은 도 5에 도시된 회전분쇄드럼의 외형을 나타내는 사시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 따른 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치의 구성을 나타내는 개략적인 구성도이다.

일반적으로 폐타이어의 파쇄, 분쇄과정을 거쳐 철심을 제거한 일정한 크기 이하의 고무칩으로 분리하여 저장탱크(110)에 저장한 후, 일정량을 스크류식 이송기(120)에 의해 이송시키면서 전열식 열풍기(130)를 이용하여 지시된 온도로 예열시킨다. 물론, 상기 스크류식 이송기 대신 벨트식 이송기도 가능하며, 전열식 열풍기 대신 전기 히터식도 가능할 것이다.

그리고 예열된 고무칩은 인장강도 변형기(200)의 상부에 있는 제1호퍼(218)로 투입하기 전에 아직 잔존할 수 있는 미량의 철심을 강력한 자력의 드럼식 자석(140)으로 제거한다.

일반적으로 고무는 열전도율이 매우 낮기 때문에 예열을 하려면 장시간이 걸리며 특히 파쇄, 분쇄를 거친 일정 크기 이상의 큰 입자는 예열이 어렵고 표면만 예열될 수 있다.

이와 같은 이유에서 본 발명은 일정한 크기 이하(예를 들어 7mm 정도)의 고무칩만 이용하여 예열함으로써 신속한 작업이 가능하며, 에너지 비용이 절감되며 장비의 손상을 예방하고 품질저하를 방지한다.

이때, 일정한 크기 이하의 고무칩은 고 인장강도의 성질을 가지고 있으며 내부에 잔존하는 가교제인 유황은 탈황하지 않고 50 ~ 80℃로 예열할 수 있다.

또 상기 드럼식 자석(140)을 통과한 고무칩은 복수개의 스크류식 이송기(120)를 통해 복수개의 각 인장강도 변형기(200)로 이송 및 투입될 수 있다.

도 2, 도 3, 도 4를 함께 참조하여 본 발명의 인장강도 변형기에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 도 1에 도시된 인장강도 변형기의 세부적인 구조를 나타내는 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 인장강도의 변형기의 AA 부분 단면도, 도 4는 도 2에 도시된 강제투입판의 사시도이다.

고무칩의 인장강도를 낮추기 위한 인장강도 변형기(200)는 대략 상하가 밀폐된 원통 형상이고 수직으로 고정 설치되는데, 크게 이중 구조를 가지는 고정드럼(210), 회전구동되는 구동축(220), 상기 구동축(220)에 결합되어 회전하는 회전압착드럼(230), 고무칩을 강제로 끌어들이는 강제투입판(240) 및 고무칩을 저온으로 유지하는 저온유지기(250)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 고정드럼(210)은 단열을 위해 내부드럼(212)과 외부드럼(214)의 이중 구조가 바람직하고, 상기 내부드럼(212)과 외부드럼(214) 사이에는 공간이 형성되며 상단으로부터 약 1/3 위치에서 철판과 단열판(216)으로 분리하여 상부에 온수가 출입 되는 예열실(210a), 하부에 냉풍이 출입 되는 외부 저온실(210b')을 구비한다.

여기서, 상기 외부드럼(214)의 외벽은 보온 및 보냉 재료로 둘러싸서 에너지의 손실을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 예열실(210a)은 전기가열식 온수(미도시)로 외부에서 배관 연결되어 지시 및 조절될 수 있다.

상기 고정드럼(210)의 중심에는 회전 구동되는 구동축(220)이 구비되며, 상단 외부에는 구동모터(260)가 설치되어 벨트(262)와 같은 전달수단에 의해 상기 구동축(220)의 상단에 연결되어 동력을 전달하게 된다. 사용되는 동력은 30rpm 전후의 저속회전을 발생할 수 있는 변속 가능한 모터를 이용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 고정드럼(210) 상부의 일측에 고무칩의 투입을 위한 제1호퍼(218)가 설치되고, 상기 제1호퍼(218)의 하부에는 일정한 두께의 원판 모양의 고무칩 강제투입판(240)이 구동축(220)에 고정되어 설치되며 상기 강제투입판(240)에는 고무칩 유인을 위한 개구부(246)가 형성된다.

또 상기 강제투입판(240)의 하측에는 상기 구동축(220)에 결합되어 상기 고정드럼(210) 내부에서 회전하며 외주에 돌출된 복수개의 압착날(232)이 경사지게 형성된 회전압착드럼(230)이 설치된다.

도 3과 도 4에 도시된 바를 참조하면, 상기 회전압착드럼(230)은 외주면에 다수개의 압착날(232)이 나선형으로 경사를 이루며 형성되는데, 상기 압착날(232)은 경사진 칼등부(232a)와, 상기 칼등부(232a)로부터 완만하게 경사진 압축날부(232b)와, 상기 압축날부(232b)에서 급경사지게 형성되는 칼날부(232c)로 형성될 수 있다. 이때, 상기 압축날부(232b)와 칼날부(232c)가 만나는 지점에 첨부(232d)가 형성되고 상기 첨부(232d)는 상기 내부드럼(212)의 내벽과 인접하게 위치한다.

따라서, 상기 칼등부(232a)와 칼날부(232c) 및 내부드럼(212) 사이에 형성된 공간(이하 '이송로')에는 상기 회전압착드럼(230)의 표면에 상하로 나선형 모양으로 음각 가공된 홈 형상의 이송로(r)가 형성되고, 상기 이송로(r)의 일측으로 칼날부(232c), 타측으로 칼등부(232a)와 압축날부(232b)가 나선형 모양의 이송로(r)와 동일한 방향으로 형성되어 있기 때문에 투입된 고무칩이 상기 이송로(r)에 충진되고 회전시 고무칩이 상기 칼등부(232a)와 압축날부(232b)와 내부드럼(212) 사이에 말려들어 가면서 압축, 비틀림, 마찰 등의 외력을 받아 인장강도, 탄성 및 경도가 저하된다.

한편, 상기 압착날(232)은 다양한 개수로 이루어질 수 있고, 더불어 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 압착날(232)은 파손된 일부만 교체가 가능하도록 복수개가 상기 구동축(220)에 상하로 조립, 고정되어 상기 구동축(220)과 함께 회전하도록 설치하는 것이 바람직하다.

종래 일반적인 파쇄기, 분쇄기에서는 칼날을 이용하여 절단하는 것이지만, 상기 인장강도 변형기(200)는 칼등부(232a)와 압축날부(232b)와 내부드럼(212)의 내벽을 이용하는 것이며, 이때 칼날부(232c)는 고무칩 이송에 이용될 뿐이다.

또 바람직한 것은 상기 칼등부(232a)와 압축날부(232b) 및 내부드럼(212)의 내벽에는 미세한 음각형태의 부식처리를 함으로써 거칠기를 형성하여 고무칩의 압착시 미끄러지지 않게 접촉 마찰력이 증가하도록 구성하는 것이 좋다. 그리고 상기 칼등부(232a), 압축날부(232b), 칼날부(232c), 이송로(r)의 연결 부위는 둥글게 라운딩 가공을 함으로써 작업 중 고무칩의 이동에 간섭을 받지 않도록 한다.

특히, 상기 회전압착드럼(230)의 상부에 위치하여 회전하는 상기 강제투입판(240)은 도 4에 도시된 바와 같이 원판 형상의 몸체(242) 외주에 복수개의 돌출된 치(tooth) 형상의 흡입돌기(244)가 형성되는데, 상기 흡입돌기(244)는 나선으로 경사진 형상이고 각 흡입돌기(244) 사이에 개구부(246)가 형성되되, 상기 개구부(246)의 통로 경사는 상단의 상기 압착날(232)의 경사와 동일한 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 강제투입판(240)이 함께 회전하면서 제1호퍼(218)로 유입되는 고무칩을 끌어안고 하측의 상기 이송로(r)로 일정량 밀어 내리는 역할을 하게 된다.

또 상기 압착날(232)의 표면에 유인된 고무칩이 하단으로 이동할 수 있는 이송로(r) 상에 고무칩을 일시 정지시키는 복수개의 경사턱(234)이 구비된다. 즉, 상기의 이송로(r)와 칼날부(232c)와 칼등부(232a) 및 압축날부(232b)가 형성하는 나선상에 복수개의 경사턱(234)이 일정한 간격으로 설치되어 있다.

이때, 상기 경사턱(234)은 어느 하나의 이송로(r)와 압착날(232)에 상하 일정 간격으로 형성되되, 수평으로 형성되며, 인접하는 다른 하나의 이송로(r)와 압착날(232)에 형성된 경사턱(234)과는 서로 지그재그로 계단을 이루듯이 설치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 이송로(r)는 고무칩이 상기 강제투입판(240)으로 삽입된 고무칩이 하단으로 이송될 수 있는 통로 형상이며, 이때 많은 고무칩이 압축공정을 거치지 않고 통과(바이패스:bypass)되는 것을 방지하기 위해 수평으로 비스듬히 경사지게 상기 경사턱(234)이 위치함으로써 양질의 제품을 얻을 수 있게 되며, 회전시 발생되는 원심력으로 인하여 고무칩을 밖으로 흘려서 상기 압축날부(232b)와 내부드럼(212) 내벽의 틈 사이로 삽입시키게 된다.

참고로, 상기의 인장강도 변형기(200)의 설치는 필요하다면 경사지게 배치할 수도 있다.

한편, 상측에 위치하는 압착날(232)의 외경은 하측에 위치하는 압착날(232)의 외경보다 작게 설계됨으로써 상기 압착날(232)과 상기 내부드럼(212)의 내벽 사이의 간격이 상부에서 하부로 갈수록 감소한다. 그래서 초기에 고무칩이 투입되어 가능하면 충격없이 부드럽게 이동될 수 있는 구조이다.

즉, 초기의 상기 내부드럼(212) 내벽과 상기 압착날(232) 외경 사이의 틈새는 상기 구동축(220) 회전시 상기 제1호퍼(218)로 투입되고 상기 강제투입판(240)의 하단으로 밀려온 고무칩이 수직으로 고정되고 표면에 미세한 부식 가공이 된 상기 내부드럼(212)의 내벽과 상기 이송로(r) 틈새로 삽입되어 표면에 미세하게 부식 가공된 칼등부(232a)와 압축날부(232b)의 틈 사이에서 강제로 압축되고 마찰되고, 비틀리며 구르면서 이동되어 회전력과 중력에 의해 단계별로 상단에서 하단에 있는 고무칩 배출구(219)를 향해 조금씩 이동하면서 복수개의 상기 이송로(r)를 통해 상기 칼등부(232a), 압축날부(232b), 경사턱(234)을 거치면서 투입된 고무칩은 말림, 압축, 비틀림, 마찰 등의 힘을 수없이 받으면서 점차 저 인장강도의 고무칩으로 성질이 변형되고 경도는 낮아지며 탄성도 줄어든다. 그리고 고무 분자간 내부 응집력이 매우 약화되며 외형은 작은 타원형의 비정형 입자로 변화되어 미가류 고무 상태의 성질과 비슷하게 된다.

다시 말해, 고무칩의 상하이동은 상기 각 이송로(r) 내에서 이루어지며 측면이동은 상기 구동축(220)이 회전할 때 상기 이송로(r)의 넓은 홈 부위로부터 상기 칼등부(232a)의 넓은 간격 부위에서 좁은 간격 부위를 거쳐 넓은 간격의 상기 압착날(232) 부위를 거쳐 좁은 간격의 상기 압착날(232) 부위를 지나면 다음 나선형 홈의 상단에 도착하게 되어 같은 홈의 상단에서 고무칩의 무게와 중력으로 인하여 하단으로 이동되며, 또 상기 이송로(r) 내부의 고무칩은 상단으로부터 고무칩이 투입되지 않더라도 상기 구동축(220)이 회전되면 단계별로 상기 고무칩 배출구로 이동하면서 타원형의 작은 입자로 변형하면서 일반적인 고무의 특성을 점차 잃게 된다.

상기 인장강도 변형기(200)는 예열온도, 냉각온도의 관리가 매우 중요하며, 필요한 위치마다 온도센서(미도시)가 설치되고 온도의 조절과 제어가 가능하며, 열풍이나 냉풍의 에너지는 설치된 순환장치를 통해 회수되어 재사용된다.

다음으로 상기 저온유지기(250)는 상기 고정드럼(210)의 내부를 저온으로 유지하기 위한 수단으로서 저온실(210b)과 파이프(254)로 연결될 수 있다.

좀더 상세하게, 상기 저온실(210b)은 상기 외부드럼(214)과 내부드럼(212) 사이에 형성되는 외부 저온실(210b')과 상기 회전압착드럼(230)의 내부에 형성되는 내부 저온실(210b'')로 구분되어 있으며 상기 내부 저온실(210b'')에 냉풍을 공급하기 위해서 상기 구동축(220)에 중심을 일부 관통하도록 가공한 'T'형의 냉풍통로(222)를 형성하고 상기 냉풍통로(222)를 상기 저온유지기(250)와 플렉시블 조인트(252)와 파이프(254)에 의해 연결하여 출입 되도록 구성된다.

상기 내,외부 저온실(210b')은 공정 중 고무칩의 과열 발생을 예방하여 고무칩들이 서로 녹아 붙어 덩어리가 되지 않도록 뜨거운 고무칩을 냉각시켜 주게 된다.

이때, 상기 저온실(210b)의 온도를 5℃ 이하로 유지 관리함으로써 입자끼리 붙는 현상을 방지할 수 있다.

다음으로 도 1을 참조하여 상기 냉각이송기(300)에 대해 설명한다.

상기 냉각이송기(300)는 상기 인장강도 변형기(200) 하부에 설치되어 단열재료로써 외주면을 둘러싼 2단의 이송스크류(310)와 상기 첫째 단의 이송스크류(310)에 결합되어 변형된 고무칩 내부의 잠열을 포함하는 공기를 흡인하는 복수개의 공기흡인관(330) 및 둘째 단의 이송스크류(310)에 결합되어 내부에 냉풍을 공급하는 냉동기(320)로 구성될 수 있다.

상기 인장강도 변형기(200)의 고무칩 배출구(219)로 배출된 변형된 고무칩은 일정 온도의 잠열을 가지고 있으므로 상기 공기흡인관(330)를 거치면서 강제적으로 변형된 고무칩 내부의 잠열을 일정 온도 이하로 저하시킨다.

이때, 고무칩이 함께 흡인되지 않도록 상기 공기흡인관(330)의 높이와 내경을 고려하고 최종 단계에 교체식 필터를 설치한다.

그리고 상기 공기흡인관(330)을 거쳐 온도가 낮아진 고무칩 표면에 외부에 설치된 상기 냉동기(320)로부터 냉풍을 유인하여 직접 접촉 방식으로 냉각시킨 후 저온으로 냉각된 변형된 고무칩을 하단에 설치된 미세분쇄기(400)의 제2호퍼(410) 상단으로 균일하게 공급한다.

이때, 변형된 고무칩은 입자의 크기가 작기 때문에 입자의 내부까지 신속하게 냉각시킬 수 있으며 사용이 끝난 냉풍은 순환장치를 이용하여 재사용된다.

도 5와 도 6을 참조하여 미세분쇄기(400)에 대해 설명하고자 한다. 도 5는 도 1에 도시된 미세분쇄기의 세부적인 구조를 나타내는 단면도, 도 6은 도 5에 도시된 회전분쇄드럼의 외형을 나타내는 사시도이다.

상기 미세분쇄기(400)는 측면의 나머지 부분은 밀폐시키고 원통의 상단으로 투입구 제2호퍼(410)를 설치하고 하단으로 분말배출구(440)가 설치된 원통형 고정하우징(420)을 수평으로 고정배치한 형상이다. 그리고 상기 고정하우징(420)의 내주면에는 단면이 톱니 형상을 이루는 고정분쇄날(422)이 경사지게 형성되어 있다.

또 속도 조절이 가능한 외부에 설치된 모터(미도시)에 연결되며 분해 조립이 용이하도록 복수개의 원통형의 칼이 회전축(460)에 삽입되어 회전하는 회전분쇄드럼(430)은 상기 고정하우징(420)의 내부에 일정 간격의 틈새를 유지하며 삽입되어 있다. 상기 회전분쇄드럼(430)의 외주면에는 단면이 톱니 형상을 이루는 회전분쇄날(432)이 경사지게 형성된다.

이때, 상기 고정분쇄날(422)과 회전분쇄날(432)은 같은 방향으로 경사를 이루는 것이 아니라 상호 90°를 유지하며 나선형 모양으로 배치되며 또한 각각은 도 5의 확대도면에 도시된 바와 같이 전면끼리 마주 보도록 역방향으로 배치되어 있다.

종래에는 절단방식으로 고무분말을 생산할 때 불규칙한 큰 입자가 다량 발생되어 재선별하여 재분쇄를 다시 할 수밖에 없었으나, 본 발명에서는 상기 미세분쇄기(400)와 같이 양쪽 방향에서 90°의 나선형으로 가공한 분쇄날 상호 간에 일정한 간격으로 유지되는 틈 사이로 저온의 저 인장강도의 고무칩을 강제 삽입하여 분쇄가 진행됨으로 미세한 고무분말이 생산될 수 있으며, 분쇄날의 손상이 있거나, 분쇄날의 일측에 끼어서 저온의 변형된 고무칩이 동일한 원주 상에서 제자리걸음 하는 현상이 나타나지 않으며, 재분쇄가 필요한 큰 입자의 고무분말은 거의 발생되지 않게 된다.

본 발명의 상기 미세분쇄기(400)의 분쇄과정은 마주보는 양쪽의 상기 고정분쇄날(422)과 회전분쇄날(432)의 일정한 간격의 틈 사이로 저온 저 인장강도의 고무칩이 유인되면 일측의 상기 고정하우징(420)의 고정분쇄날(422)이 고무칩의 이동을 중단시키면 상기 회전분쇄드럼(430)의 회전분쇄날(432)이 순간적으로 절단하는 식의 분쇄 현상이 반복적으로 진행된 후, 상기 회전분쇄드럼(430)의 원심력과 하단에 설치된 송풍팬(450)의 흡인력에 의해 분말배출구(440)로 신속하게 배출되게 된다.

즉, 응집력을 약화시킨 고무칩을 저온으로 냉각시킨 후 다수의 분쇄날로 고속분쇄시키는 경우 일반적인 절단방식으로 제조된 고무분말과 비교하면 더욱 미세한 입도의 고무분말의 생산이 가능하다.

상기 미세분쇄기(400)의 상단에 설치된 투입구인 제2호퍼(410)의 하단에는 투입된 저온의 저 인장강도 고무칩이 정체되고 발열 발생이 되지 않도록 신속히 삽입될 수 있도록 적당한 폭을 유지하거나 조절함으로써 투입량 조절이 가능한 댐퍼(470)를 설치할 수 있다.

그리고 상기 분말배출구(440)에는 분쇄된 고무분말이 상기 고정하우징(420)의 내부에 정체되어 마찰열이 발생되지 않도록 흡인 배출이 용이하도록 하단으로 송풍팬(450)을 설치한다.

한편, 도 1과 같이 상향 경사지게 설치되고, 하단을 개구시킨 파이프 형상의 분류관로(500)를 통하여 상기 분말배출구(440)의 외부로 배출된 미세하게 분쇄된 고무분말을 송풍팬(450)으로 불어서 날리면 거리에 따라 고무분말은 입자의 크기별로 분리되어 진다.

그리고 상기의 고무분말에 혼합되어 있던 타이어실은 최후에 위치한 강제 흡인 배출식 필터(510)로 선별하여 내부의 공기는 상기 필터(510) 외부로 배출한다.

상기와 같이 생산된 저 인장강도 고무칩을 미세분쇄기(400)에서 분말로 제조하면 재활용 고무원료로서 대량 생산, 활용이 가능할 수 있다.

그리고 믹싱 공정 중에 고무분말 알갱이는 신규 고무 배합에 쉽게 풀려서 혼합되어 없어짐으로써 신규 고무배합의 색상을 백색으로 사용하면 흑색의 저인장강도 고무분말의 알갱이가 믹싱 공정 중에 사라지는 것을 육안으로 쉽게 확인할 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기의 특허청구범위에서 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 폐타이어 고무분말 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐타이어 고무의 인장강도를 저하시켜 재활용시 약품과 혼합율이 높은 고무분말을 만들 수 있는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치 분야에 이용가능하다.

Claims (10)

1. 폐타이어를 분쇄하고 철심을 제거한 고무칩으로부터 재활용 가능한 고무분말을 제조하는 장치에 있어서,

   원통형의 고정드럼(210)과, 상기 고정드럼(210) 내부에서 회전하고 외주면에 복수개의 압착날(232)이 각각 나선형으로 경사지게 형성된 회전압착드럼(230)으로 이루어져, 일정한 크기로 절단되어 투입된 고무칩을 압착, 변형시켜 인장강도를 감소시키는 인장강도 변형기(200);

   상기 인장강도 변형기(200)에서 배출된 고무칩을 냉각시키면서 이송하는 냉각이송기(300); 및

   상기 냉각이송기(300)에서 이송된 냉각된 고무칩을 고무분말로 분쇄하는 미세분쇄기(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인장강도 변형기(200)는,

   원통 형상을 가지는 내부드럼(212) 및 외부드럼(214)의 이중 구조를 이루고 상부와 하부에 고무칩이 투입 및 배출될 수 있는 제1호퍼(218) 및 고무칩 배출구(219)가 형성된 고정드럼(210)과,

   상기 고정드럼(210)을 관통하여 회전하는 구동축(220)과,

   상기 구동축(220)에 결합되어 상기 내부드럼(212)의 내부에서 회전하며 외주에 돌출된 복수개의 압착날(232)이 각각 나선형으로 경사지게 형성된 회전압착드럼(230)과,

   상기 구동축(220)에 결합되고 상기 회전압착드럼(230)의 상부에 배치되어 상기 제1호퍼(218)에서 투입되는 고무칩을 강제로 유인하여 상기 회전압착드럼(230)에 투입하는 강제투입판(240) 및 상기 고정드럼(210)의 내부에 냉풍을 공급하여 저온을 유지하는 저온유지기(250)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 내부드럼(212)과 외부드럼(214) 사이에 단열판(216)이 구비되고 상기 단열판(216)은 상측의 예열실(210a)과 하측의 외부 저온실(210b')로 구분하는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 회전압착드럼(230)의 압착날(232)은,

   경사를 이루는 칼등부(232a)와, 상기 칼등부(232a)에 비해 상대적으로 작은 경사를 이루면서 연장형성되고 유입된 고무칩을 압착, 변형시키는 압축날부(232b)와, 상기 칼등부(232a)에 비해 상대적으로 큰 경사를 이루면서 상기 칼등부(232a)로부터 연장되는 칼날부(232c)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 칼등부(232a)와 압축날부(232b) 및 내부드럼(212)의 표면에는 마찰력을 높일 수 있도록 거칠기가 형성되는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 각 압착날(232)에는 상기 칼등부(232a), 압축날부(232b) 및 칼날부(232c)에 걸쳐 경사턱(234)이 구비되는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 내부드럼(212)의 내주면과 상기 압착날(323)의 단부 사이의 간격은 하측으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 강제투입판(240)은 상기 구동축(220)에 결합되어 회전하는 몸체(242)와, 상기 몸체(242)의 외주에 돌출 형성되되 경사를 이루어 상기 제1호퍼(218)로부터 고무칩을 강제로 흡입할 수 있는 흡입돌기(244)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 미세분쇄기(400)는,

   상기 냉각이송기(300)에서 배출되는 냉각된 고무칩이 투입되는 제2호퍼(410)와, 원통형을 이루고 내주면에 톱니 형상의 고정분쇄날(422)이 형성되며 상기 제2호퍼(410)와 연통되어 고무칩이 유입되는 고정하우징(420)과, 상기 고정하우징(420)의 내부에서 회전하고 외주면에 톱니 형상의 회전분쇄날(432)이 형성되어 상기 고정분쇄날(422)과 더불어 유입된 고무칩을 분쇄하는 회전분쇄드럼(430)과, 상기 고정하우징(420)의 일측에 형성되어 분쇄된 고무분말이 배출되는 분말배출구(440) 및 상기 분말배출구(440)에서 배출된 고무분말을 강제 이송하는 송풍팬(450)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 고정분쇄날(422)과 회전분쇄날(432)은 각각 나선모양의 경사를 이루면서 형성되되, 서로 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 저 인장강도를 가지는 폐타이어 고무분말 제조장치.

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