KR20160020864A - 고흡수성 수지 파쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 겔 중합체의 절단 중 칼날과 타공판 간의 접촉을 방지함으로써, 제품의 품질향상과 더불어 제조 장치의 수명연장할 수 있도록, 이송스크류와, 상기 이송스크류의 한쪽 끝단 축 중심으로 결합된 샤프트 상에 설치된 제1 및 제2 나이프와, 타공판 및 휠 나이프를 포함하는 고흡수성 수지 파쇄장치로서, 상기 제2 나이프를 중심으로 상기 제1 나이프 및 타공판 사이에는 이격판이 구비되는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치를 제공한다.

Description

고흡수성 수지 파쇄장치{SUPERADSORBENT RESIN SHREDDING DEVICE}

본 발명은 고흡수성 수지 파쇄장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 겔 중합체의 절단 중 칼날과 타공판 간의 접촉을 방지함으로써, 제품의 품질향상과 더불어 제조 장치의 수명연장을 도모할 수 있도록 한 고흡수성 수지 파쇄장치에 관한 것이다.

고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다.

고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이기저귀 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 고흡수성 수지를 제조하는 방법으로는 역상현탁중합에 의한 방법 또는 수용액 중합에 의한 방법 등이 알려져 있다.

역상현탁중합에 대해서는 일본 특개소 56-161408, 특개소 57-158209, 및 특개소 57-198714 등에 개시되어 있다. 수용액 중합에 의한 방법으로는, 다시 여러 개의 축을 구비한 반죽기 내에서 중합겔을 파단, 냉각하면서 중합하는 열중합 방법 및 고농도 수용액을 벨트상에서 자외선 등을 조사하여 중합과 건조를 동시에 행하는 광중합 방법 등이 알려져 있다.

고흡수성 수지의 제조를 위한 중합은 일반적으로 교반 기능이 있는 반응기 내에서 열중합하거나, 회전 가능한 벨트 등을 이용하여 광중합 하는 방법이 알려져 있다.

이중, 교반 기능이 있는 반응기를 이용하여 열중합하는 방법의 경우, 반응기 내에서 단량체에 대한 열중합을 진행하여 함수겔 중합체를 형성 및 배출하고, 이를 다시 별도의 절단기 또는 분쇄기에 가하여 상기 함수겔 중합체를 적절한 크기로 절단 또는 분쇄하는 겔 사이징 공정을 진행하게 된다.

그런데, 상기 함수겔 중합체를 상기 절단기 또는 분쇄기로 이동시키는 과정에서, 상기 함수겔 중합체의 온도가 저하될 수 있으며, 이는 겔 사이징 공정의 효율을 저하시키는 요인이 된다.

또한, 상기 함수겔 중합체의 온도 저하로 인해 겔 사이징 중의 건조가 제대로 이루어지지 않으므로, 상기 겔 사이징 후의 건조 공정의 효율 또한 저하될 수 있다.

이외에도, 상기 겔 사이징 공정 등을 효율적 진행을 위해, 상기 함수겔 중합체를 절단기 또는 분쇄기로 가하는 도중이나 그 이후에 별도의 열을 공급하는 경우, 상기 함수겔 중합체에 부가되는 열 또는 온도 변화로 인한 스트레스 때문에, 최종 제조되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있으며, 고흡수성 수지의 전체적 제조 공정의 에너지 효율 면에서도 바람직하지 않게 된다.

한편, 상기 교반 기능이 있는 반응기에서는, 통상 일 측의 단량체 조성물 공급부에서 수용액 상태의 단량체 조성물을 공급하고, 상기 교반에 의한 힘으로 상기 단량체 조성물을 반응기 내에서 전진시키면서 열을 가하여 중합시킴으로서 함수겔 중합체를 형성하게 된다.

그리고, 이렇게 형성된 함수겔 중합체는 반응기 타 측의 토출구를 통해 반응기 외부로 배출된다.

그런데, 상기 중합 및 함수겔 중합체의 형성이 진행됨에 따라 단량체 조성물의 점도가 높아지게 되며, 이로 인해 반응기의 토출구 측으로 갈수록 상기 단량체 조성물이나 함수겔 중합체를 전진 또는 배출시키기가 어렵게 된다.

이로 인해, 상기 반응기 내에서 단량체 조성물의 공급, 함수겔 중합체의 형성 및 배출을 연속적으로 진행하게 되면, 상기 반응기에 부하가 걸릴 수 있으며, 또한, 상기 반응기 내의 함수겔 중합체에 스트레스가 가해져 이러한 함수겔 중합체로부터 최종 제조된 고흡수성 수지의 물성이 저하될 가능성이 유발된다.

이와 같은 문제점에서부터 출발된 기술 형태로, 일본 특개평10-87842호(1998.04.07.)와 같은 기술을 들 수 있다.

상기의 일본 특개평10-87842호는, 유공판의 내표면에 접촉해 작동하는 절단날을 구비한 스크루 압출기를 이용하여 이루어지는 분쇄 방법에 있어서, 계면활성제를 포함한 실리콘 오일 등의 부착 방지제를 상기 유공판과 절단날의 접촉면에 공급하는 방법을 개시하고 있다.

하지만, 상기의 일본 특개평10-87842호를 비롯한 종래기술에 따른 중합 반응기는 대부분 겔 중합체를 끌어내 일정 단위의 크기로 파쇄시키는 공정장치로 면접촉식 베어링으로 이송스크류의 축을 지지하도록 구성되고, 상기 베어링은 제조 공정 중 겔 중합체와 직접적으로 접촉될 수밖에 없는 구조적인 문제점을 안고 있는 것에 지나지 않는다.

면접촉식 상기 베어링은 운전 중 특히, 겔 중합체의 이송이 없는 운전 중일 때는, 과도한 마찰열을 일으키게 되므로 기기 전반의 내구성이 저해되는 등의 문제점을 해결하지 못한다.

또한, 상기 베어링은 제조 공정상 상기 겔 중합체와 직접 맞닿는 위치에 구비된 구조적인 한계를 안고 있는 것으로, 상기 베어링의 마모에 따른 금속 이물질이나 상기 겔 중합체의 성분 물질이 장기간 고착될 경우, 마찰열에 의한 탄화 등으로 생산품의 품질을 저해 시키는 주요 요인이 된다.

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점으로부터 착안 된 것으로, 제조 및 생산이 간편하면서도 동시에, 기기의 내구성을 보장하는 것이 가능한 고흡수성 수지 파쇄장치를 제공하기 위한 것이다.

특별히, 본 발명은 반응기로부터 겔 중합체를 이송시키기 위한 이송스크류의 축을 지지하는 부위의 칼날 및 타공판 사이에 이격판을 구비하여 제조 공정 중 겔 중합체와는 직접적인 접촉을 방지할 수 있는 구조로 된 고흡수성 수지 파쇄장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 고흡수성 수지 파쇄장치는 중합 반응기의 겔 사이징부 내에 구비되어 상기 중합 반응기 속 겔 중합체를 이송 및 절단하도록, 이송스크류와, 상기 이송스크류의 한쪽 끝단 축 중심으로 결합된 샤프트 상에 설치된 제1 및 제2 나이프와, 타공판 및 휠 나이프를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제2 나이프를 중심으로 상기 제1 나이프 및 타공판 사이에는 이격판이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트는 상기 제1 및 제2 나이프, 타공판 및 휠 나이프 장착을 위한 설치대에 지지대가 일체로 연장되고, 상기 샤프트의 지지대 끝단은 상기 겔 중합체의 배출 시 접촉되지 않도록 실시할 수도 있다.

상기 겔 사이징부의 하우징 끝단에는 외부연장덮개가 더 구비된 형태로도 실시가능하다.

이때, 상기 외부연장덮개는 상기 이송스크류 및 상기 샤프트의 회전이 가능하도록 상기 지지대 끝단을 지지하는 것을 특징으로 한다.

상기 외부연장덮개는 볼 또는 롤 접촉식 베어링 적용을 위한 지지보조대를 포함하는 형태, 상기 겔 중합체에 대한 배출구 및 상기 겔 중합체의 배출시 발생하는 수증기를 내보내기 위한 개구부가 구비된 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치에 의하면, 제2 나이프를 중심으로 상기 제1 나이프 및 타공판 사이에 소정의 이격판을 구비하여 제조 공정 중 겔 중합체와는 직·간접적인 접촉을 방지할 수 있도록 함으로써, 제조 및 생산이 간편할 뿐만 아니라, 작업 전 예비 운전과 같이 공운전 중의 마찰열이 제조공정에 영향을 미치지 않는 등 제품의 품질과 함께 제조장치의 내구성을 향상시키는 기술효과를 얻는다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치에 의하면, 샤프트의 지지대 및 외부연장덮개로부터 제조공정 중 겔 중합체의 이동통로를 확보하여 상기 샤프트의 지지대 끝단과 겔 중합체 간의 직접적인 접촉이 구조적으로 방지되므로 샤프트의 지지부위 마모에 따른 금속 이물질이나 상기 겔 중합체의 고착 물질 등 마찰열에 의한 탄화를 근본적으로 방지할 수 있는 기술효과를 얻는다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치에 의하면, 외부연장덮개의 분해 및 조립이 자유롭게 구비되므로 샤프트나 절단용 칼날의 손상과 같은 고장 발생시 신속한 대처가 가능하다는 기술효과를 도모한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치를 분해 상태로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치를 부분 절개 및 분해 상태로 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치의 결합 상태를 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치의 기술구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치는 도 1 내지 도 3에서 도시한 것처럼 중합 반응기(10)의 겔 사이징부(20) 내에 구비된다.

상기 겔 사이징부(20) 내에는 상기 중합 반응기(10) 속에서 형성된 겔 중합체를 이송 및 절단하기 위한 것으로, 예를 들면 이송스크류(30)와 제1 및 제2 나이프(23)(24), 타공판(25) 및 휠 나이프(26)를 포함하는 형태를 들 수 있다.

이때, 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24), 타공판(25) 및 휠 나이프(26)는 상기 이송스크류(30)의 한쪽 끝 축 중심을 이루는 샤프트(40) 상에 순차적으로 설치된다.

도 3에서처럼 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24)가 상기 이송스크류(30)의 이송을 위한 스크류 회전부위와 가깝게 설치되고, 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24) 뒤로 상기 타공판(25) 및 휠 나이프(26)가 순차적으로 구비된다.

상기 중합 반응기(10)는 아크릴산 모노모와 소량의 기능성 모노머를 광조사개시를 통해 중합하고, 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24), 타공판(25) 및 휠 나이프(26)는 상기 중합 반응기(10) 내에서 형성되어 상기 이송스크류(30)에 의해 이송되는 소정 형태의 상기 겔 중합체를 일정 두께 또는 절단된 중합체가 서로 부착된 중합체로 절단할 수 있도록 구성된다.

예컨대, 상기 중합 반응기(10) 내에서 중합되는 상기 겔 중합체의 규격이 가로세로 15mm×15mm에서 100mm×100mm라면, 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24), 타공판(25) 및 휠 나이프(26)는 상기 겔 중합체를 1mm 내지 3mm 두께로 절단 또는 절단된 중합체가 서로 부착된 형태로 제조할 수 있도록 구비된 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치는 상기 제2 나이프(24)를 중심으로 상기 제1 나이프(23) 및 타공판(25) 사이에 각각 소정의 이격판(24a)(24b)이 구비된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 이격판(24a)(24b)은 환형 원판으로, 1mm 이상 3mm 이하의 두께로 형성하는 것이 좋다. 상기 이격판(24a)(24b)의 두께는 상기 겔 중합체의 절단 길이로부터 설정, 구성하는 것이 좋다.

본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치는 도 2 내지 3에서 도시한 바와 같이, 상기 샤프트(40)는 설치대(41)에 소정의 지지대(42)가 일체로 연장, 형성되고, 상기 겔 사이징부(20)의 하우징(21) 끝단에는 외부연장덮개(22)가 더 구비된 형태로 실시가능하다.

상기 샤프트(40)의 설치대(41)는 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24)부터 상기 타공판(25) 및 휠 나이프(26)의 장착에 필요한 길이로 형성하는 데 비해, 상기 지지대(42)는 상기 샤프트(40)의 지지를 위한 끝단 부위를 소정 길이만큼 연장시키기 위한 것으로, 바람직하게는 상기 겔 중합체의 배출 시 상기 샤프트(40)의 지지대(42) 끝단과 직접적으로 접촉되지 않는 위치에 지지할 수 있는 길이로 실시하는 것이 좋다.

상기 샤프트(40)의 지지대(42)는 50mm 내지 1000mm 정도 범위의 길이로 형성하는 것이 좋다. 이때, 상기 외부연장덮개(22)의 전장은 결합구조상 상기 샤프트(40)의 지지대(42) 길이에 맞춰 실시하는 것이 좋다.

본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치에 의하면, 상기 샤프트(40)의 지지대(42) 및 외부연장덮개(22)로부터 상기 겔 중합체의 이동통로를 확보하는 것은 물론, 상기 샤프트(40)의 지지대(42) 끝단과 겔 중합체 간의 직접적인 접촉을 구조적으로 방지하므로 상기 샤프트(40)의 지지부위 마모에 따른 금속 이물질의 개입이나 상기 겔 중합체의 고착과 같은 문제점을 해소하는 것이 가능하다.

이때, 상기 샤프트(40)는 상기 지지대(42)의 단면 직경을 가늘게 하는 경우, 배출 중인 상기 겔 중합체와의 간섭을 최소화하는 것이 가능하다.

따라서, 상기 샤프트(40)는 상기 지지대(42)의 단면 직경이 상기 설치대(41)의 단면 직경보다 가늘게 형성하는 형태로도 실시 가능하다. 즉, 상기 샤프트(40)는 상기 설치대(41) 및 상기 지지대(42) 간의 단면 직경이 서로 다른 단차 구조를 포함하는 형태로도 실시할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 고흡수성 수지 파쇄장치에 의하면, 상기 샤프트(40)의 지지부위와 같은 곳에 장기간에 걸친 상기 겔 중합체의 고착과 마찰열로 인한 탄화를 근본적으로 방지하는 등의 기술효과를 얻는다.

상기 외부연장덮개(22)는 한쪽이 개구된 원통형의 커버 형태로 실시할 수 있다.

상기 샤프트(40)의 지지대(42) 끝단은 상기 외부연장덮개(22)의 폐단면 즉, 원통형의 커버 중 막힌 다른 한쪽의 폐쇄면 부위에 결합, 지지된 형태로 구비된다.

상기 샤프트(40)의 지지대(42) 끝단은 상기 이송스크류(30) 및 샤프트(40)의 회전을 원활하게 지지할 수 있도록 하는 것이 좋다.

즉, 상기 외부연장덮개(22)에서 상기 지지대(42)가 체결되는 면상에는 소정의 지지보조대(22c)를 포함하는 형태로 실시할 수 있다.

예를 들면, 상기 지지보조대(22c)는 볼 또는 롤 접촉식 베어링을 적용한 형태 등을 들 수 있다.

상기 지지보조대(22c)는 상기 이송스크류(30)의 다른 한쪽으로 연계된 구동수단에 의한 상기 이송스크류(30) 및 상기 샤프트(40)의 마찰을 최소화함으로써, 상기 구동력의 효율을 극대화하는 등의 기술효과를 도모할 수 있도록 구비된다.

여기서, 상기 외부연장덮개(22) 및 상기 샤프트(40)는 상기 휠 나이프(26)에서 상기 지지보조대(22c)까지의 간격이 적어도 50mm에서 1000mm까지 이격, 설치될 수 있도록 하는 것이 좋다.

상기 휠 나이프(26)에서 상기 지지보조대(22c)까지의 간격이 50mm 미만인 경우에는 상기 이송스크류(30)에 의해 이송되어 상기 제1 및 제2 나이프(23)(24), 타공판(25) 및 휠 나이프(26)를 통과 하면서 소정의 두께로 절단된 상기 겔 중합체의 배출량에 따른 상기 샤프트(40)의 지지대(42) 끝단과 겔 중합체 간의 직접적인 접촉을 구조적으로 방지하는 것이 용이하지 않게 된다.

그리고, 상기 휠 나이프(26)에서 상기 지지보조대(22c)까지의 간격이 1000mm를 초과하는 경우에는 그에 따른 상기 외부연장덮개(22)의 전장 길이나 상기 샤프트(40)의 지지대(42) 길이를 길게 구비해야 하므로 불필요한 원자재 비용이 늘어날 수밖에 없는 등의 문제점을 해소할 수 없게 된다.

상기 외부연장덮개(22)는 상기 겔 사이징부(20)의 하우징(21) 끝단과 분해 및 조립이 자유로운 형태로 구비하는 것이 좋다.

예를 들면, 상기 외부연장덮개(22) 및 상기 겔 사이징부(20)의 하우징(21) 끝단 간에 서로 맞물리는 슬릿형 홈 및 돌기가 각각 구비된 형태를 들 수 있다.

상기 슬릿형 홈이나 돌기는 상기 외부연장덮개(22)와, 상기 겔 사이징부(20)의 하우징(21) 끝단을 서로 맞댄 상태에서 소정의 각도만큼 비틀어서 잠그거나 잠금 상태를 해제시킬 수 있는 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

이와 같이 분해 및 조립이 자유로운 상기 외부연장덮개(22)는 상기 겔 사이징부(20) 내의 기술구성에 대한 고장 발생시 좀더 신속히 대처할 수 있으므로 제조공정상 기계고장으로 인한 손실을 최소화하는 것이 가능하게 된다.

상기 외부연장덮개(22)는 상기 겔 중합체에 대한 배출구(22a)나 개구부(22b)가 구비된 형태로도 실시가능하다.

상기 배출구(22a)나 개구부(22b)는 모두 원통형의 상기 외부연장덮개(22) 측면에 관통된 소정 형의 통공 형태로 구비하되, 상기 배출구(22a)는 상기 겔 사이징부(20)의 하우징(21) 끝단에 상기 외부연장덮개(22)가 결합된 상태에서 상기 샤프트(40)의 지지대(42)보다 아래쪽에 형성된 단면 일부가 관통된 형태로 실시할 수 있다.

그리고, 상기 개구부(22b)는 상기 겔 중합체의 배출시 발생하는 수증기를 내보내기 위한 것이므로, 상기 겔 사이징부(20)의 하우징(21) 끝단에 상기 외부연장덮개(22)가 결합된 상태에서 상기 샤프트(40)의 지지대(42)보다 위쪽에 형성된 단면 일부가 관통된 형태로 실시할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 고흡수성 수지 패쇄장치에 대한 이해를 돕기 위해 구체적인 실시 예를 들어 설명하였지만, 이러한 구체적인 실시 예로 본 발명의 기술사상을 한정하는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명으로부터 통상의 지식을 가진 자가 변경 또는 변형 가능한 정도 또한 본 발명의 범주로 이해하여야 할 것이다.

10 : 중합 반응기 20 : 겔 사이징부 21 : 하우징
22 : 외부연장덮개 22a: 배출구 22b: 개구부
22c: 지지보조대 23 : 제1 나이프 24 : 제2 나이프
24a, 24b: 이격판 25 : 타공판 26 : 휠 나이프
30 : 이송스크류 40 : 샤프트 41 : 설치대
42 : 지지대

Claims (7)

1. 중합 반응기의 겔 사이징부 내에 구비되고, 상기 중합 반응기 속 겔 중합체를 이송하기 위한 이송스크류와, 상기 이송스크류의 한쪽 끝 샤프트 상에 설치된 제1 및 제2 나이프와, 타공판 및 휠 나이프를 포함하는 고흡수성 수지 파쇄장치에 있어서,
   상기 제2 나이프를 중심으로 상기 제1 나이프 및 타공판 사이에 이격판이 구비된 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이격판은 1mm 이상 3mm 이하의 두께로 형성된 환형 원판인 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트는 상기 제1 및 제2 나이프, 타공판 및 휠 나이프 장착을 위한 설치대에 지지대가 일체로 연장되어 상기 겔 중합체의 배출 시 상기 샤프트의 지지대 끝단과 닿지 않게 지지되고, 상기 겔 사이징부의 하우징 끝단에는 외부연장덮개가 더 구비되어 상기 이송스크류 및 샤프트가 회전 가능하게 상기 지지대 끝단을 지지하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 외부연장덮개는 볼 또는 롤 접촉식 베어링 적용을 위한 지지보조대를 포함하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트는 상기 지지대의 단면 직경이 상기 설치대의 단면 직경보다 가늘게 형성된 단차 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부연장덮개 및 상기 샤프트는 상기 휠 나이프 및 상기 지지보조대 간의 간격이 50~1000mm 범위 내에서 이격, 설치될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 파쇄장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 외부연장덮개는 상기 겔 사이징부의 하우징 끝단과의 사이에 상호 맞물리는 홈 및 돌기 구조로 분해 및 조립이 자유로운 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 패쇄장치.

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