산업용 분쇄기: 원리 및 응용 분야

A. 정의 및 핵심 기능

산업용 과립기는 플라스틱 과립기 또는 분쇄기로 흔히 불리며, 주로 플라스틱과 같은 재료를 과립, 플레이크 또는 재분쇄재라고 하는 작고 일정한 크기의 입자로 분쇄하도록 설계된 특수 기계입니다. 과립기의 핵심 기능은 직접 재가공, 재활용 또는 정밀한 입자 특성이 요구되는 기타 용도에 적합한 고품질의 균일한 결과물을 생산하는 것입니다. 거친 분쇄를 수행하는 파쇄기와 달리, 과립기는 크기 분쇄의 정밀성과 정교함을 위해 설계되었으며, 일반적으로 재료를 절단하고 슬라이싱하기 위해 고속 및 저토크로 작동합니다.

B. 작동 메커니즘

1. 작동 원리: 고속, 저토크, 정밀 절단/슬라이싱

분쇄기는 분쇄기와는 극명하게 대조되는 원리로 작동합니다. 즉, 비교적 낮은 토크로 높은 회전 속도를 활용합니다. 표준 로터 속도는 일반적으로 400~500RPM이지만, 일부 모델에서는 최대 1460RPM까지 확장할 수 있습니다. 크기 감소는 날카로운 칼날이 재료를 반복적으로 작은 "입"으로 자르는 가위의 메커니즘에 비유되는 독특한 절단 또는 슬라이싱 작용을 통해 이루어집니다. 이러한 고속 절단 작용은 분쇄기의 특징인 찢어지거나 으깨지는 출력 대신 깨끗하고 균일한 입자를 생성하도록 설계되었습니다. 무차별적인 힘보다는 속도에 의존하기 때문에 분쇄기로 처리하는 재료보다 부피가 적고 질긴 재료에 가장 적합합니다.

2. 주요 구성 요소

조립기의 정밀도는 특정 구성 요소 설계에서 파생됩니다.

• 로터와 나이프: 과립기는 여러 개의 날카로운 회전 칼날이 장착된 로터를 갖추고 있습니다. 이 칼날들은 절단실 내에 장착된 하나 이상의 고정식(베드 또는 데드) 칼날과 긴밀한 공차로 작동합니다. 고내열 열처리 강철로 제작된 이러한 칼날의 품질과 날카로움은 효율적인 과립화와 생산 품질에 매우 중요합니다.
• 절단실: 절단 챔버는 절단 작용을 최적화하고 재료가 스크린으로 원활하게 흐르도록 설계되었습니다. 특히 제약 또는 화학 분야에서 사용되는 일부 특수 과립기는 이를 믹싱 볼 또는 과립화 챔버라고 부르며, 응집과 같은 다양한 과립화 공정을 위해 임펠러 또는 초퍼를 포함할 수 있습니다. 그러나 플라스틱 과립기의 경우, 로터/나이프/스크린 시스템이 표준 구성입니다.
• 스크린(사이즈 결정에 필수): 다공 스크린은 분쇄기의 필수 구성 요소로, 절단실 바닥 또는 주변에 위치합니다. 이 스크린에 있는 정밀한 크기의 구멍(일반적으로 6mm에서 12mm, 즉 약 1/4인치에서 3/8인치)은 최종 입자 크기를 결정하고 출력 균일성을 보장합니다. 재료는 이 스크린 구멍을 통과할 수 있을 만큼 작아질 때까지 챔버 내에서 지속적으로 절단되고 재절단됩니다. 따라서 스크린은 중요한 품질 관리 요소입니다. 분쇄기에서는 스크린이 거친 입자 크기를 제공하거나 선택 사항인 것과 달리, 분쇄기에서는 스크린이 원하는 출력량을 달성하는 데 필수적입니다. 재료는 분쇄기에 의해 고정되고 입자가 스크린의 크기 사양을 충족할 때까지 반복적으로 처리됩니다. 이 세심한 공정은 사출 성형이나 압출과 같은 제조 공정에서 직접 재사용하는 데 필요한 높은 균일성과 특정 입자 크기를 보장합니다. 따라서 스크린 크기의 선택은 재분쇄물의 특성을 직접적으로 좌우하며, 최적의 분쇄기 성능과 출력의 경제적 가치를 위해서는 스크린 선택, 무결성 및 유지보수가 매우 중요합니다. 이는 또한 분쇄기가 스크린을 흐리게 하거나 칼날을 손상시킬 수 있는 오염 물질에 대한 내성이 낮다는 것을 의미합니다.
• 플라이휠: 많은 분쇄기에는 토크가 낮은 모터가 사용되기 때문에 무거운 플라이휠이 장착되어 있습니다. 이 플라이휠은 운동 에너지를 저장하여, 특히 최대 부하 시 재료를 효과적으로 분쇄하는 데 필요한 추진력과 절삭력을 제공합니다.

3. 분쇄기 유형

조립기는 다양한 구성으로 제공되며, 주로 플라스틱 산업에서 다양한 운영 규모와 특정 응용 분야 요구 사항에 맞게 사용할 수 있습니다.

• 프레스 옆 조립기: 이 제품은 사출 성형기나 블로우 성형기와 같은 플라스틱 가공 기계와 함께 인라인으로 작동하도록 설계된 비교적 작고 컴팩트한 장치입니다. 스프루, 러너, 경미한 결함이 있는 부품 등 소량의 생산 스크랩을 분쇄하는 데 사용되며, 분쇄된 재분쇄물은 즉시 생산 공정에 재활용될 수 있습니다.
• 중앙 분쇄기: 프레스 옆 모델보다 더 크고 강력한 중앙식 분쇄기는 여러 가공 라인이나 성형 셀에서 수거된 더 많은 양의 스크랩을 처리하도록 설계되었습니다. 이 범주에는 더 크고 두꺼운 부품과 퍼징을 처리하도록 설계된 고하중 분쇄기 또는 "호그" 분쇄기가 포함될 수 있습니다.
• 열성형 조립기: 이러한 장비는 열성형 과정에서 발생하는 뼈대 폐기물과 찌꺼기를 처리하도록 설계된 특수 장비입니다.
• 습식 과립기 vs. 건식 과립기: 이 비교의 주요 초점은 플라스틱 재활용에 사용되는 건식 과립기에 있지만, 더 광범위한 산업 공정으로서의 "과립화"에는 습식 방법이 포함될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 습식 과립기는 작동 중에 액체(예: 물, 세제)를 혼합하여 오염된 재료를 세척하거나 기계를 냉각하는 경우가 많습니다. 액체 없이 작동하는 건식 과립기는 대부분의 플라스틱 성형, 열성형 및 압출 시설에서 표준으로 사용됩니다. 제약, 식품 및 화학 분야에서 볼 수 있듯이, 과립화의 더 광범위한 산업적 맥락은 특정 입자 형태를 생성하기 위해 응집 또는 유동층 과립화와 같은 다양한 메커니즘을 포함할 수 있습니다. 그러나 폐기물 및 재활용 분야에서 파쇄기와 비교하기 위해서는 절단을 통한 기계적 크기 감소에 중점을 둡니다.

C. 출력 특성

산업용 과립기로 생산된 재료는 품질과 일관성이 특징입니다.

• 입자 크기 범위: 과립기는 분쇄기보다 훨씬 작고 균일한 크기의 입자를 생성합니다. 일반적인 출력 크기는 스크린에 따라 결정되며 보통 6mm에서 12mm 사이이지만, 다른 스크린을 사용하면 더 큰 크기를 얻을 수 있습니다.
• 모양: 생산물은 균일한 과립, 플레이크 또는 재분쇄물입니다. 입자는 일반적으로 일정한 모양을 가지며, 종종 신품 플라스틱 펠릿과 매우 유사하여 후속 가공에 사용하기 편리합니다.
• 일률: 입자 크기와 형상 모두에서 높은 수준의 균일성은 과립 재료의 특징입니다. 이러한 일관성은 재분쇄물을 신재와 혼합하거나 제조 공정에 직접 사용하는 경우 매우 중요하며, 예측 가능한 가공 거동과 최종 제품 품질을 보장합니다. 이러한 고품질의 균일한 재분쇄물은 신재 플라스틱 펠릿을 직접 대체하여 상당한 경제적, 환경적 이점을 제공합니다. 경제적으로는 신재 원료에 대한 의존도와 비용을 줄이고, 새로운 플라스틱을 처음부터 생산하는 것에 비해 재처리에 필요한 에너지가 적습니다. 환경적으로는 매립지로 가는 플라스틱 폐기물의 양을 줄이고 신재 자원 추출 수요를 줄입니다. 이러한 점에서 과립화는 진정한 폐쇄 루프 플라스틱 재활용을 달성하고 폐기물을 가치 있는 산업 자원으로 효과적으로 전환하는 핵심 기술로 자리매김합니다. 과립화기의 "정교함"은 고철에서 더 높은 가치의 회수로 직결됩니다.

D. 가공되는 재료 및 일반적인 응용 분야

가공된 재료:

파쇄기에서 가공되는 재료의 대부분은 플라스틱입니다. 여기에는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC)과 같은 광범위한 열가소성 플라스틱과 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)과 같은 엔지니어링 플라스틱이 포함됩니다. 플라스틱 스크랩에는 자투리, 스프루, 러너, 불량품, 병, 필름, 파이프 등이 포함됩니다. 파쇄기는 플라스틱이 주력이지만, 고무, 일부 유형의 전자 폐기물(예: 케이블 절연), 구리 케이블, 종이, 경량 비철 금속과 같은 특정 재료도 처리할 수 있습니다.

일반적인 응용 분야:

과립기의 주요 응용 분야는 플라스틱 재활용 산업으로, 플라스틱 스크랩을 재사용 가능한 재분쇄재로 전환하는 데 사용됩니다. 과립기는 플라스틱 제조 시설의 사내 재활용 작업에 필수적이며, 생산 폐기물의 즉각적인 재처리를 가능하게 합니다. 또한, 과립기는 비금속 부품의 분리 및 크기 조정을 위한 전자 폐기물 재활용과 기타 적합한 비플라스틱 재료의 일반적인 재활용에도 사용됩니다. 일부 자료에서는 식품, 제약, 화학, 야금 산업 등 다양한 물질의 과립 형태를 만드는 데 더 광범위한 응용 분야가 언급되지만, 본 보고서에서는 분쇄기와 함께 폐기물 감소 및 재활용에 있어 과립기의 역할에 중점을 두고 비교 분석합니다.