연구 대상인 여러 종류의 분말 상태의 모의 폐기물 시료를 일정 크기와 모양을 갖 는 펠렛으로 성형하기 위한 실험 장치를 Fig. 19, 20과 같이 구성하였다. 또한 실험
장치의 운전 이외에 물질의 감용화를 위한 펠렛 성형, 성형된 펠렛의 고화처리를 위하 여 부피감용 및 성형된 펠렛의 건전성 확보를 고려하여 아래 사항들을 충족시키는 시 스템으로 구축되도록 하였다.
- 성형응집 제재를 사용하지 않으면서 건조 분말의 성형 가능성 - 성형된 펠렛의 크기 균일성 유지 여부
- 고밀도의 펠렛 성형 가능성(고감용화)
- 설치 및 유지보수가 용이한 크기 및 구조에 대한 제작 가능성 - 펠렛화 전·후 처리용 부대 장치가 필요하지 않은 조건 등
구축된 펠렛 성형실험 장치의 주요 구성 장치 및 그들의 기능들은 아래와 같다.
- Roll Tire
원료를 직접 성형하는 Roll이며 2 개가 한 쌍으로 이루어져 있으며 롤 표면에 는 일정한 형상의 Pocket이 가공되어 Pocket 형상으로 원료가 성형되는 부분.
- Drive Unit
Roll Tire를 구동하는 장치로 Roll Shaft, Bearing Part, 감속기, Motor 등으로 구성되며. 인버터로 회전속도를 조절할 수 있다.
- Screw Feeder
원료의 공급을 원활하게 하며 원료를 가압하여 분말의 성형성을 향상하기 위한 장치로 헬리컬 웜 감속기 및 구동 motor, Screw Shaft, bin 등으로 구성되며, 인버터를 사용하여 회전속도를 변화시킬 수 있다.
- Hyd’ Unit 및 Cylinder
분말을 펠렛으로 성형 시 원료에 따른 다양한 압력을 유지하기 위한 Hyd’ Unit 및 유압실린더로 구성되어 있으며. 선압은 최대 15 ton/cm까지 가압할 수 있 다.
- Product Box
기계에서 성형된 성형품을 담을 수 있도록 제작된 BOX이다.
- Control Panel
장치를 조작하는 Panel로써 Roll Tire 회전속도, Screw Feeder 회전속도, Tire 압력을 확인하며, 조절할 수 있다.
Fig. 19. 펠렛성형장치의 개념도
Fig. 20. 펠렛성형장치의 롤 포켓 설계 (사각형) 및 사각형 펠렛
Fig. 21. 펠렛성형장치 (측면)
Fig. 22. 펠렛성형장치 (정면)
Fig. 23. 펠렛성형장치의 롤 포켓 (측면, 정면)
위의 조건과 앞 장에서 기술된 Johanson 컴팩션 모델을 검토하여 구축된 펠렛성형 실험 장치의 기술사항을 Table 18에 나타냈다.
Process parameters Process conditions
Effective angle of friction 42° Roll gap 3 mm Radius of the rollers 21.5 cm Hydraulic pressure 300 kgf/cm2 Compact surface area 360 cm2 Roll speed 30 rpm
Roll width 6.5 cm Feed speed 35 rpm
Roll pockets;
- Length - Height
0.95 cm 0.9 cm
Table 18. Process Parameters and Conditions in Roller Compaction
또한 서로 반대 방향으로 회전하면서 두 롤이 만나는 영역으로 분말 시료가 주입되 는데, 분말 시료의 공급이 과잉이거나, 성형 압축력이 주입된 분말을 성형시키는데 필 요한 압력보다 낮을 경우에는 두 개의 롤 사이의 간격은 벌어지게 되는데 이를 롤 갭 (Roll gap)이라 한다. 롤 갭이 커지면 주입된 분말 시료의 성형성은 불량해지고 이에 따라 분말의 펠렛 성형에 의한 감용비는 저하하게 된다. 따라서 이 롤 갭의 정도를 측정하기 위하여 Fig. 24와 같이 롤 갭 측정장치를 설치하였다. 단순히 LVDT(Linear V ariable Displacement Transducer)만으로도 롤 갭 측정이 가능하지만 정밀하게 측정 하기 위하여 인코더(Encorder)를 추가하였다.
Fig. 24. Roll gap 측정을 위한 장치