KR100411955B1

KR100411955B1 - 폐 발포 폴리스티렌 자동 재생 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100411955B1
Application number: KR10-2001-0038406A
Authority: KR
Inventors: 류유천
Original assignee: 류유천
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-12-31
Also published as: KR20010102860A

Abstract

본 발명은 폐 발포 폴리스티렌(스티로폼)을 연속 공정에 의하여 분쇄, 용융, 압출하여 펠릿(pellet)상태로 자동 재생하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 재생 공정에 의한 폐 발포 폴리스티렌의 재생 장치에 있어서, 각 용융이송스크루의 출구측에 테이퍼구조를 형성하여 내부의 마찰열을 최대한 발생시키고, 다수의 수분 및 가스배출구를 설치하여 효율적인 수분 및 가스배출로 용융물이 굳지 않으며 재생 발포 폴리스티렌의 인장강도 저하를 방지하며, 2차 용융이송기를 비스듬한 경사각을 주어 설치함으로써 2차 용융과 함께 자연스럽게 용융물이 흐르도록하며 동시에 구동장치의 부하를 줄일 수 있어 구동장치의 수명을 길게해주며, 재생된 발포 폴리스티스렌 중 불량 발포 폴리스티렌을 간단한 공정으로 재용융하기 위한 재생부를 구비한 폐 발포 폴리스티렌의 자동 재생 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

폐 발포 폴리스티렌 자동 재생 장치 및 방법{The automatically regenerated apparatus of polystyrene plastic foam and the method thereof}

본 발명은 폐 발포 폴리스티렌(스티로폼)을 연속 공정에 의하여 분쇄, 용융, 압출하여 펠릿(pellet)상태로 자동 재생하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 재생 공정에 의한 폐 발포 폴리스티렌의 재생 장치에 있어서, 각 용융이송스크루의 출구측에 테이퍼구조를 형성하여 내부의 마찰열을 최대한 발생시키고, 다수의 수분 및 가스배출구를 설치하여 효율적인 수분 및 가스배출로 용융물이 굳지 않고 재생 발포 폴리스티렌의 인장강도 저하를 방지하며, 2차 용융이송기를비스듬한 경사각을 주어 설치함으로써 2차 용융과 함께 자연스럽게 용융물이 흐르도록하며, 재생된 발포 폴리스티스렌 중 불량 발포 폴리스티렌을 간단한 공정으로 재용융하기 위한 재생부를 구비한 폐 발포 폴리스티렌의 자동 재생 장치 및 방법에 관한것이다.

종래의 연속 재생 공정에 의한 폐 발포 폴리스티렌의 재생 장치는 스크루가 마찰되는 면적이 적어서 마찰로 인해 발생하는 마찰열이 적게 발생하여 발포 폴리스티렌의 용융이 제대로 이루어 지지 않아 외부로부터의 열을 많이 필요로 하였으며, 외부로 수분 및 가스배출이 이루어지는 곳이 거의 없기 때문에 용융물이 수분의 함유로 인해 쉽게 굳어버리고 용융물내에 수분 및 가스가 포함되어 재생 발포 폴리스티렌의 인장강도가 떨어지게 되고, 2차 용융이송스크루가 수직으로 세워져 있어 1차 용융물이 마찰에 의한 용융이 이루어지기도 전에 빠르게 압출기로 떨어지게 되어 용융이 잘 이루어지지 않으며, 불량 재생물을 처음 공정에서 부터 다시 투입하여 재생하여야 함으로써 물성의 저하로 인해 인장강도가 매우 낮게 나타나게 되는 문제점들이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 마찰열을 최대한 발생시켜 폐 발포 폴리스티렌을 적은 에너지 소모로 용융시키며, 효율적인 수분 및 가스제거로 용융물이 굳지 않으며 재생 발포 폴리스티렌의 인장강도 저하를 방지하며, 2차 용융시 마찰에 의한 용융이 원활히 이루어지도록 하고, 재생공정시발생하는 불량 재생 발포 폴리스티렌의 재용융공정을 통해 인장강도를 처음 재생시와 같은 상태로 유지하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 분쇄기, 분립체 저장조, 용융이송기, 냉각장치, 절단기, 펠릿 저장조를 차례로 설치한 폐 발포 폴리스티렌 재생장치에 있어서, 각 용융이송스크루의 출구측을 테이퍼구조로 형성하고, 용융이송기에 다수개의 가스 및 수분 배출구를 구비하며, 2차 용융이송기를 비스듬하게 경사각을 주어 설치하고, 1차 용융이송기의 중간위치에 재생부를 구비하는 것에 본 발명의 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 단면도

도 2는 도 1 "A"부분 확대 단면도

도 3은 도 1 "A"부분의 정면도

도 4는 도 1의 B-B'선의 단면도

도 5는 도 1의 C-C'선의 단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1. 분쇄기 2, 2', 3, 3'. 분쇄롤러

4. 이송스크루 5. 분립체 저장조

6. 평 롤러 7. 요철상 롤러

8. 절단 롤러 9. 혼합 롤러

10. 이송스크루 11. 정량조절판

12. 1차 용융이송기 13. 스크루케이스

14, 14'. 1차 용융이송스크루 15. 재생부

16. 호퍼 17. 이송스크루

18. 분쇄기 19. 정량조절판

20. 출구 21. 2차 용융이송기

22. 2차 용융이송스크루 23. 1차 수분 및 가스배출구

24a, 24b, 24c. 밴딩히터 25. 3차 용융이송압출기

26. 3차 용융이송스크루 27. 2차 수분 및 가스배출구

28. 3차 수분 및 가스배출구 30. 배출구

31. 냉각장치 32. 절단기

33. 펠릿 저장조 34. 도관

35. 진공펌프

이하 본 발명의 구성을 도면에 의하여 상술하면 다음과 같다.

도 1내지 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 분쇄기(1), 분립체 저장조(5), 3개의 융융이송기(12)(21)(25), 냉각장치(31), 절단기(32) 및 펠릿 저장조(32)를 차례로 설치한 폐 발포 폴리스티렌 재생장치이다.

분쇄기(1)의 유입구로 유입되는 폐 발포 폴리스티렌은 분쇄롤러(2)(2')(3)(3')에 의해 1차 분쇄된 후 분쇄기(1) 하단부에 연결된 이송스크루(4)를 통하여 1차 분쇄물이 분립체 저장조(5)에 공급되고, 상기 분립체 저장조(5)의 유입구 측에는 1차 분쇄물을 압착 및 절단하여 그 부피를 최초 유입된 폐 발포 폴리스티렌 부피의 1/3 정도까지 축소시켜 분립체를 형성하기 위한 평 롤러(6)와 요철상 롤러(7)로 구성된 절단 롤러(8)를 설치하고, 그 하부에는 분립체를균일하게 혼합시킴과 동시에 정전기 발생을 억제하기 위한 혼합 롤러(9)가 설치되어 있다.

분립체 저장조(5)의 하단 측벽에는 1차 용융이송기(12)로 분립체를 일정양만 공급하기 위한 이송스크루(10)와 정량조절판(11)이 구비되어 있고, 분립체 저장조(5)의 배출구는 1차 용융이송기(12)가 연결되어 있으며, 1차 용융이송기(12)는 스크루케이스(13)와 그 내부에 통상의 구동수단으로 구동되는 한쌍의 1차 용융이송스크루(14)(14')가 구비되어 있다. 상기 스크루케이스(13)와 1차 용융이송스크루(14)(14')의 마찰과, 1차 용융이송스크루(14)(14')사이의 마찰에 의해 발생하는 마찰열로 분립체를 1차 용융시키며, 분립체의 믹싱과 동시에 마찰열을 최대한 발생시키기 위하여 1차 용융이송스크루(14)(14')의 출구측 부분은 스크루 축이 점점 넓게 테이퍼지고 스크루 날의 간격이 좁게 형성되어 있다.

1차 용융이송기(12)의 중간위치에는 재생부(15)가 구비되어 있는데, 재생부(15)는 호퍼(16)와 이송스크루(17)와 분쇄기(18)로 구성되며, 분쇄기(18)에 의해 분쇄된 불량 재생 발포 폴리스티렌이 이송스크루(17)에 의해 호퍼(16)로 공급되어 호퍼(16)하단에 설치된 정량조절판(19)에 의해 일정량이 조절되어 1차 용융이송기(12)내부로 투입되고 분립체와 혼합되면서 용융되도록 구성되어 있다.

1차 용융이송기(12)의 출구(20)측 외주면에는 초기 가동시에 1차 용융이송기(12)를 예열하고 수분을 증발시키거나 가동중단 후 응고된 용융물을 가열 제거하기 위하여 밴딩히터(24a)가 설치되어 있고, 상기 1차 용융이송기(12)의 출구(20)에는 한쌍의 1차 용융이송스크루(14)(14')로부터 배출되는 1차 용융물을 2차 용융시키기 위한 2차 용융이송기(21)가 측설되어 있다.

2차 용융이송기(21)는 내부에 한개의 2차 용융이송스크루(22)가 구비되어 있으며, 도 2와 3에 도시된 바와 같이 1차 용융이송기(12)와 3차 용융이송압출기(25)사이에 대략 20 ~ 30°정도의 경사각으로 비스듬하게 ""형으로 단을 주어 연결되도록 형성되어 있는데, 이와같이 비스듬히 기울어져 있어 1차 용융이송기(12)로부터 배출된 1차 용융물을 서서히 2차 용융시키면서 3차 용융이송압출기(25)로 자연스럽게 내려 보내도록 하고, 또 내부의 2차 용융이송스크루(22)를 구동하는 통상의 구동장치에 부하를 감소시켜 에너지소모를 줄이며 구동장치의 수명을 길게 해줄 수 있다.

내부의 2차 용융이송스크루(22)도 마찰열을 최대한 발생시키기 위하여 그 하부의 출구측 부분이 테이퍼지면서 스크루날의 간격이 좁아지는 구조로 형성되어 있으며, 2차 용융이송기(21)의 상부에는 외부로 수분 및 가스가 배출되도록 하기 위한 1차 수분 및 가스배출구(23)가 형성되어 있어 용융시 발생되는 수분 및 가스가 자연적으로 배출되도록 함으로써 용융물에 수분이 함유되지 않아 굳지 않으며 재생되는 발포 폴리스티렌 내부에 수분 및 가스가 포함되지 않아 재생 폴리스틸렌의 인장강도 저하를 방지해준다. 2차 용융이송기(21) 하부의 외주면에도 밴딩히터(24b)가 둘러져 있다.

2차 용융이송기(21)와 연설된 3차 용융이송압출기(25)는 내부에 3차 용융이송스크루(26)가 구비되어 있는데, 3차 용융이송스크루(26)는 2차 용융물을 완전히용융시키기 위하여 중간부과 출구측에 각각 스크루 축이 점점 넓게 테이퍼지고 스크루 날의 간격이 좁게 형성되어 있다.

3차 용융이송압출기(25)의 입구측 상부에는 2차 수분 및 가스배출구(27)가 형성되어 있어 2차적으로 수분 및 가스를 배출하며, 또 장치의 정지후 재가동시 배출구(30)를 통해서 먼저 배출되는 이전 공정의 굳은 용융잔여물을 상기 배출구에 재투입하여 원재료와 섞이도록함으로써 가스 및 수분배출과 잔류물 재투입 역할을 겸하고 있다.

또한, 3차 용융이송압출기(25)의 후방 2/3지점의 상부에도 완벽한 수분 및 가스의 제거를 위한 3차 수분 및 가스배출구(28)가 구비되어 있고, 3차 용융이송압출기(25)의 전체 외주면에도 밴딩히터(24c)가 둘러져 있다.

3차 용융이송압출기(25)의 배출구(30)에는 여러개의 작은 구멍이 천공되어 있어 내부의 압력에 의해 3차 용융물이 긴 실과 같은 형태로 압출되고, 냉각장치(31)와 절단기(32)와 펠릿 저장조(33)가 구비되어 있어 냉각장치(31)를 통해 냉각된 후 절단기(32)에서 펠릿상태로 절단되고, 도관(34)을 통하여 진공펌프(35)로 펠릿을 흡인하여 펠릿 저장조(33)저장하였다가 펠릿 저장조(33)하부에 설치된 배출구로 필요한 양만큼 배출한다.

이하 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

분쇄기(1)에 의해 1차 분쇄된 폐 발포 폴리스티렌의 분립체는 분립체 저장조(5)의 유입구측에 설치된 절단 롤러(8)에 의해 압착 및 절단되어 그 부피가최초 투입된 폐 발포 폴리스티렌 부피의 대략 1/3정도로 감소된 분립체로 되고, 혼합 롤러(9)에 의해 균일하게 혼합된 분립체는 하부의 배출구측에 설치된 이송스크루(10)와 정량조절판(11)에 의해 비중이 작은 분립체를 일정한 양만큼 정확하게 1차 용융이송기(12)로 공급하게 된다.

분립체는 1차 용융이송스크루(14)(14')에 의해 이송되면서 믹싱되고, 1차 용융이송기(12)의 스크루케이스(13)와 1차 용융이송스크루(14)(14'), 나란히 인접한 2개의 1차 용융이송스크루(14)(14') 사이의 마찰에 의해 발생되는 마찰열에 의하여 분립체는 70 ~ 80% 까지 1차 용융되며, 최초 투입된 폐 발포 폴리스티렌의 부피는 대략 80%까지 감소된다. 이 때 발생하는 수분 및 가스는 2차 용융이송기(21) 상부에 형성된 1차 수분 및 가스배출구(23)를 통해 배출되고, 1차 용융이송기(12)의 출구(20)측 외주면의 밴딩히터(24a)로 초기 가동시에 1차 용융이송기(12)를 예열하고 수분을 증발시키거나 가동중단 후 응고된 용융물을 가열 제거하도록 한다.

1차 용융물은 1차 용융이송기(12)의 출구(20)를 통해 2차 용융이송기(21)로 보내지며, 출구(20)측에서 용융물이 굳어져 나오는 경우 출구(20)측에 측설된 2차 용융이송스크루(22)의 날에 의해 1차 용융물이 깍여지면서 비스듬하게 설치된 2차 용융이송기(21)를 따라 천천히 하부로 믹싱되어 내려 보내지고 1차 용융물은 2차 용융이송스크루(22)의 마찰에 의한 마찰열로 80 ~ 95%까지 2차 용융된다. 이 때 발생하는 수분 및 가스는 상부의 1차 수분 및 가스배출구(23)와 3차 용융이송압출기(25)의 입구 상부에 형성된 2차 수분 및 가수배출구(27)를 통해 배출되며 수분 및 가스의 제거로 용융물에 수분이 함유되지 않아 굳지 않으며 재생된발포 폴리스티렌 내부에 수분 및 가스가 포함되지 아니하여 재생 발포 폴리스틸렌의 인장강도 저하를 방지해준다. 또한, 2차 용융이송기(21) 하부의 외주면의 밴딩히터(24b)에 의해 초기 가동시에 2차 용융이송기(21)를 예열하고 수분을 증발시키거나 가동중단 후 응고된 용융물을 가열 제거하도록 한다.

2차 용융물은 3차 용융이송압출기(25)로 투입되고 믹싱되면서 3차 용융이송스크루(26)에 의해 발생하는 마찰열에 의하여 99 ~ 100% 로 완전히 용융되어 3차 용융이송압출기(25) 끝단의 배출구(30)를 통해 긴 선상으로 연속하여 압출된다. 3차 용융시 발생하는 수분 및 가스는 2차 수분 및 가스배출구(27)과 3차 수분 및 가스 배출구(28)를 통해 외부로 배출되고, 3차 용융이송압출기(25) 전체 외주면의 밴딩히터(24c)에 의해 초기 가동시에 3차 용융이송압출기(25)를 예열하고 수분을 증발시키거나 가동중단 후 응고된 용융물을 가열 제거하도록 한다. 압출된 용융물은 냉각장치(31)에 의해 냉각된 후 절단기(32)에서 펠릿상태로 절단되어 펠릿 저장조(33)에 저장된다.

상기 공정상 발생되는 불량 재생 발포 폴리스티렌은 반복재생으로 인한 물성(인장강도)의 저하를 방지하기 위하여 재생부(5)로 투입되는데, 이 때 불량 발포 폴리스티렌은 초기 공정의 분립체와 혼합되면서 재용융되므로 불량 재생된 발포 폴리스티렌만을 다시 재생하는 것보다 인장강도 저하를 방지하는데 효과적이고, 공정이 간단하게 이루어 진다.

또한, 재생장치의 작동을 정지한 후 재가동시 배출구(30)를 통해서 먼저 배출되는 이전 공정의 용융잔여물을 2차 수분 및 가스배출구(27)에 투입하여 원재료와 섞이도록 함으로써 재생 발포 폴리스티렌의 수득율을 높인다.

상기와 같이 1차 용융이송기(12)에서 용융된 1차 용융물이 2차 용융이송기(21)에 의해 3차 용융이송압출기(25)로 이송될 때 2차 용융이송스크루(22)의 회전속도를 조절하여 용융물의 이송속도를 조절하는 바, 그 이유는 발포 폴리스티렌은 그 발포율의 대소에 따라 용융물의 양이 달라지게 되므로 발포율이 큰 것은 용융물의 양이 작으므로 이송속도를 작게 하지 않으면 3차 용융이송압출기(25)에 과 압력이 작용하게 되어 압출속도가 커지게 되므로 연속압출이 불능하기 때문이다.

또한, 2차 용융이송스크루(22)의 회전속도를 조절할 때 1차 용융이송기(12)에 분립체를 공급하는 이송스크루(10)도 2차 용융이송스크루(22)와 연동 조절하여 1차 용융이송기(12)에 공급되는 분립체의 양을 증감하는 것이다.

폐 발포 폴리스티렌 분립체는 1차 용융이송기(12)에서 마찰열에 의하여 가열 용융되고 2차 용융이송스크루(22)에 의하여 폐 발포 폴리스티렌의 발포율에 따라 일정속도를 유지할 수 있으므로 과 용융에 의한 물성의 변질이 억제되므로서 재생품의 경우에도 새것과 거의 비슷한 특성을 유지하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 폐 발포 폴리스티렌을 연속공정에 의해 자동으로 펠릿상태로 재생함으로써 종래와 같은 2차 공해의 발생을 방지하고, 용융물은 항상 일정한 압출속도로 압출되므로 과용융이 방지되어 양질의 재생품을 얻을 수있으므로 다용도로 광범위하게 사용할 수 있으며 마찰열을 최대한 발생시켜 외부열이 없이도 효과적인 용융이 이루어지고, 수분 및 가스의 제거로 용융물이 굳지 않으며 재생 발포 폴리스티렌의 인장강도 저하를 방지할 수 있으며, 불량 재생 발포 폴리스티렌의 재용융공정이 간단하고 인장강도를 처음 재생된 상태와 같이 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

분쇄기, 분립체 저장조, 용융이송기, 냉각장치, 절단기 및 펠릿저장조를 차례로 설치한 폐 발포 폴리스티렌 자동 재생장치에 있어서, 1차 용융이송기(12)는 스크루케이스(13)와 한쌍의 1차용융이송스크루(14)(14')로 구비되고 2차 용융이송기(21)와 3차 용융이송압출기(25)는 각각 내부에 한개의 2차 용융이송스크루(22)와 3차 용융이송스크루(25)가 구비되어 있는데, 마찰에 의한 마찰열을 최대한 발생시키기 위하여 한쌍의 1차 용융이송스크루(14)(14')와 2차 용융이송스크루(22)는 출구측이 각각 스크루축이 테이퍼구조로 굵어지고 스크루날의 간격이 좁아지게 형성되어 있고 3차 용융이송스크루(26)는 중간부과 출구측이 각각 스크루축이 테이퍼구조로 굵어지고 스크루날의 간격이 좁아지게 형성되어 있으며, 1차 용융이송기(12) 중간위치에 불량 재생 발포 폴리스티렌의 재용융을 위한 재생부(15)가 구비되어 있고, 2차 용융이송기(21)가 1차 용융이송기(12)와 3차 용융이송압출기(25)사이에 대략 20 ~ 30°정도의 경사각으로 비스듬하게 ""형으로 단을 형성하면서 연설되어 있고, 용융물이 굳지 않으며 재생 발포 폴리스티렌의 인장강도 저하를 방지하기 위하여 2차 용융이송기(21)의 상부에 1차 수분 및 가스배출구(23)가 형성되어 있고 3차 용융이송압출기(25)의 입구 상부에 2차 수분 및 가스배출구(27)가 있으며 3차 용융이송압출기(25)의 후방 2/3지점 상부에 3차 수분 및 가스배출구(28)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐 발포 폴리스티렌의 자동 재생장치.
분쇄기, 분립체 저장조, 용융이송기, 냉각장치, 절단기 및 펠릿저장조를 차례로 설치하여 폐 발포 폴리스티렌 자동으로 재생하는 방법에 있어서, 1차 용융이송기(12)와 3차 용융이송압출기(25)를 대략 20 ~ 30°정도의 경사각으로 비스듬하게 ""형으로 단을 형성하면서 2차 용융이송기(21)로 연설하여 1차 용융이송기(12)로부터 배출된 1차 용융물을 서서히 2차 용융시키면서 3차 용융이송압출기(25)로 자연스럽게 내려보내는데, 1차 용융이송기(12) 내부의 한쌍의 1차용융이송스크루(14)(14')와, 2차 용융이송기(21) 내부의 2차 용융이송스크루(22)의 출구측을 각각 스크루축이 테이퍼구조로 굵어지고 스크루날의 간격이 좁아지게 형성하고 3차 용융이송압출기(25) 내부의 3차 용융이송스크루(26)의 중간부과 출구측을 각각 스크루축이 테이퍼구조로 굵어지고 스크루날의 간격이 좁아지게 형성하여 마찰에 의한 마찰열을 최대한 발생시켜 용융이 효과적으로 이루어 지도록 하며, 2차 용융이송기(21)의 상부에 1차 수분 및 가스배출구(23)를 형성하고 3차 용융이송압출기(25)의 입구 상부에 2차 수분 및 가스배출구(27)를 형성하며 3차 용융이송압출기(25)의 후방 2/3지점 상부에 3차 수분 및 가스배출구(28)를 형성하여 수분 및 가스가 자연적으로 배출되어 용융물이 굳지않고 재생된 발포 폴리스티렌 내부에 수분 및 가스가 포함되지 않아 재생 폴리스틸렌의 인장강도를 처음과 같이 유지하며, 1차 용융이송기(12) 중간위치 재생부(15)를 구비하여 불량 재생된 발포 폴리스티렌을 초기 공정의 분립체와 혼합하면서 재용융하여 불량 재생 발포 폴리스티렌의 물성(인장강도) 저하를 방지하는 것을 특징으로하는 폐 발포 폴리스티렌의 자동 재생방법.