KR0135899B1 - 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치 - Google Patents
펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치Info
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Abstract
본 발명은 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 구조가 간단하고, 소각시에 공해가스가 배출되지 않는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)등의 열가소성수지를 작은 펠릿(pellet)형태로 저렴하게 연속적으로 발포성형할 수 있는 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명의 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치는 열가소성수지와 바라포제가 용융혼합된 발포체 혼합물이 대략 방추형 중공부(14)의 입구측에 압입공급되고 그 출구측에 다수의 압출구(23)가 반경방향으로 형성되어 있는 다이스(11)와, 상기 다이스(11)의 타단을 밀봉하는 플랜지(15)에 일단이 고정되고 그 타단이 상기 다이스(11)의 중공부(14)내로 뻗어 있도록 설치되는 대략 방추형상의 토피드(17)와, 상기 다이스의 출구측에 회전가능하게 결합되며 상기 다수의 반경방향 압출구(23)들을 통해 압출발포되는 선형 발포체를 커팅하여 펠릿형으로 만드는 회전커터(25)를 포함하는 구성으로 된다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 펠릿형 열가소성수지 발포체 제조 장치의 단면도,
제2도(A)는 제1도의 X-X 선 단면도,
제2도(B)는 회전커터의 사시도,
제3도(A)는 제1도의 토피드에 대한 측면도,
제3도(B)는 제3도(A)의 Y-Y선 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : 다이스14 : 중공부
5 : 플랜지17 : 토피드
19 : 관통절개홈21 : 블레이드
23 : 압출구25 : 회전커터
본 발명은 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 간단한 구조를 가지고 비교적 높은 점도의 열가소성 수지를 작은 펠릿(pellet)형태로 저렴하게 연속적으로 발포성형할 수 있는 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치에 관한 것이다.
펠릿형 열가소성수지 발포체는 복잡한 형상을 가지는 제품으로의 성형성이 좋으며, 우수한 쿠션작용과 반복충격에 대한 내구성, 단단하고 매끈한 표면, 우수한 내약품성 및 내습성 등의 특징을 가지고 있어 몰딩장치를 이용하여 운반케이스, 충격흡수용 쿠션포장재, 차량용 쿠션재, 부표 등 각종 용도의 제품성형에 이용되고 있다.
종래에 이러한 열가소성수지 발포체는 보통 폴리스티렌, 스티렌과 다른 수지와의 혼성중합체를 사용하여 용융 압출되는 선형상의 수지를 수냉후 펠릿형태로 커팅하여 중간제품인 발포성 수지펠릿을 제조하고, 이를 가온/가압을 포함하는 발포성형과정을 거쳐 최종의 발포체로 발포성형하는 방법으로 제조하였다. 이러한 제조공법은 펠릿의 제조가 용이하기 때문에 통상적으로 많이 사용하여 왔으나 2 단계의 제조공정을 거쳐야 함으로써 전체 공정 및 설비가 복잡다단하고, 또 이를 사용하여 만든 폐성형품을 소각할 때 공해가스를 배출하기 때문에 사용이 규제되고 있는 국가가 점차 늘어나고 있다.
따라서, 최근에는 공해가스를 배출하지 않는 열가소성수지 재료로서 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 저저밀도 폴리에틸렌(L-LDPE), 폴리프로필렌(PP)등을 사용하여 열가소성수지 발포체 펠릿을 제조하고 있다.
이러한 열가소성수지 발포체 펠릿은 LDPE 등의 수지의 점도가 높기 때문에 종래의 커팅방식으로는 제조가 곤란하여 소량개별 반응방식으로 플라스틱 입자에 발포제를 혼합하고 가열, 가압후에 발포시키는 방법으로 제조하고 있었다.
이를 좀더 상세하게 설명하면 발포의 배율과 발포입자의 크기에 따라 수지펠릿을 만들고, 이로부터 발포된 입자를 만들기 위하여 드럼용기내에 많은 작은 수지펠릿을 넣고 발포제를 첨가한 후 용융점이하의 온도로 가열함과 동시에 고압으로 가압하고 수분간(5 - 30분간) 혼련한 다음 수지입자에 발포제가 충분히 침투한 이후에 개문발포시킴에 의해 소량적으로 발포입자를 얻는 방식이다.
따라서, 이러한 소량발포방식에서는 연속적인 대량생산이 곤란하여 발포입자의 제조비용이 많이 들 뿐만 아니라 발포입자 펠릿의 크기가 균일치 못한 문제점이 있었다.
한편, 한국특허공고 제 90 - 3735 호 열가소성수지 발포체의 제조방법 및 그 장치 에는 열가소성수지에 발포제 및 다른 바람직한 첨가물을 혼합하여 발포성 열가소성 물질을 제조하여 혼합물질을 연속적으로 압출시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 여기에서 사용되는 압출기는 열가소성수지 발포체를 얻기 위하여 출구에 T형, 꼬리형, 원형 등의 금형을 결합사용하도록 되어 있으므로 펠릿형태의 발포체을 얻을 수 없는 구조를 갖고 있다.
일반적으로 폴리스티렌 등의 발포체는 펠릿형태로 제조하는 데에 어려운 점이 없으나, 저밀도 폴리에틸렌이나, 저저밀도 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 열가소성수지는 점도가 높기 때문에 펠릿형태로 커팅이 어렵고, 또한 커팅된 끝부분이 버어(bur)가 남는 형태로 절단되어 양질의 펠릿을 얻을 수 없으며 균일성이 크게 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 연속발포에 의한 펠릿제조는 실용화되지 못하고 상기한 바와 같은 소량발포방식에 따라 발포체 펠릿을 제조하였다.
이에 본 발명자들은 열가소성 수지와 발포제를 혼합 압출시키면서 연속적으로 펠릿형태로 발포성형할 수 있는 장치를 제공함으로써 별도의 발포성 중간제품의 성형과정이 없이 수지재료로부터 직접 목적하는 펠릿형 열가소성수지 발포체를 연속 성형해내도록 하는 데에 성공하였다.
즉, 본 발명의 목적은 비교적 점도가 높은 열가소성 수지를 펠릿형태로 연속적으로 발포성형할 수 있는 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본발명은 열가소성수지와 발포제가 용융혼합되는 상태로 대략 방추형 중공부의 입구측에 압입공급되고 다수의 반경방향 압출구들이 출구측에 형성되어 있는 다이스와, 상기 다이스의 타단을 밀봉하는 플랜지에 일단이 고정되고 타단이 상기 중공부내로 뻗어 있도록 상기 다이스내에 결합설치되는 대략 방추형상의 토피드와, 상기 다이스의 출구측에 회전가능하게 결합되며 상기 다수의 반경방향 압출구들을 통해 압출발포되는 선형 발포체를 커팅하여 펠릿형 수지 발포체로 만들기 위한 회전커터를 포함하여 구성되고, 상기 커터의 블레이드가 상기 반경방향 압출구의 외단부에 경사지게 접하도록 구성되어 있는 것을 특징으로하는 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조 장치를 제공한다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 적용될 수 있는 열가소성 물질은 기존의 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로 니트릴 혼성중합제 및 스티렌-에틸렌 혼성중합체 등과, 저밀도 및 저저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 혼성중합체, 에틸렌-초산비닐 혼성중합체, 폴리비닐 클로라이드 등이 있으며, 혼성중합체 단독 또는 조합으로 된 것이 사용 될 수 있다.
또한, 본 발명에 적용되는 발포제로서는 휘발성이나 분해성의 발포제가 사용될 수 있다.
휘발성이 강한 발포제로서는 예를 들어, 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄 등의 지방족 탄화수소류, 사이클로부탄, 사이클로 펜탄, 사이클로헥산 등의 지환족 탄화수소류, 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 디클로로 플로오르 메탄, 클로로트리플로오로 메탄, 디클로로 디플루오로 메탄 등이 사용될 수 있고, 분해성 발포제로서는 디니트로소펜타메틸렌테트라아민, 트리니트로소트리메틸렌트리아민, 벤젠 설포닐 하이드라자이드, 아조디카본 아미드 등이 사용될 수 있다. 이러한 발포제는 독립적 또는 조합으로 사용될 수 있다.
상기한 열가소성 물질과 발포제 및 기타 첨가제 등은 압출기를 거침에 의해 열가소성수지 발포제 혼합물로 된다.
즉, 주압출부와 냉각압출부 사이에 혼합기가 삽입되어 구성된 압출기에서 먼저 열가소성 원료가 주압출부에 공급되어 용융됨과 동시에 스크류 작동에 의해 혼합기로 이송되면, 가압상태로 용융된 수지에 발포제가 압입, 혼합 및 교반되어 상기 열가소성 물질내에 발포제가 균일하게 분산혼합된다.
상기한 주압출부는 투입되는 열가소성 원료의 종류에 따라 예를들어, 저밀도 폴리에틸렌의 경우는 100 - 200℃의 온도로 조정되어 사용되며, 혼합기는 온도와 압력이 최고상태로 설정된다.
그후 냉각압출부에서 발포체 혼합물은 발포에 적당한 온도로 냉각처리되어 배출된다.
상기와 같이 발포에 적합한 상태로 준비된 발포체 혼합물은 제1도에 도시된 바와 같은 본 발명의 장치에 의해 펠릿형태로 연속 발포형성된다.
본 발명의 장치는 제1도에 도시된 바와 같이 압출기(10)의 출구에 입구(13)가 결합되고 내부에 대략 방추형 중공부(14)를 가지는 다이스(11)와, 상기 다이스(11)의 타단을 밀봉하는 플랜지(15)에 일측이 고정되어 있고 타측이 다이스의 방추형 중공부(14)로 뻗어 있도록 상기 다이스(11)내에 설치되는 대략 방추형상의 토피드(17)와, 상기 다이스(11)의 원통형 출구측 외주에 회전가능하게 결합되며 다수의 관통절개홈(19)에 부착된 다수의 블레이드(21)에 의해 상기 다이스(11)의 출구측에 반경방향으로 천공된 다수의 압출구(23)를 통해 압출발포되는 선형의 발포체를 일정길이로 커팅하기 위한 회전커터(25)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
도시된 실시예에서 상기 다이스(11)는 입구(13)가 압출기(10)의 출구와 결합되고, 토피드(17)의 센터링 지지부(27)를 수용하는 내홈(11B)이 형성된 제 1 몸체(11A)와, 출구측에 플랜지(15)가 결합되고, 그 몸체적소에 반경방향으로 다수의 압출구(23)들이 천공되어 있는 제 2 몸체(11C)와, 상기 제 1 몸체(11A)와 제 2 몸체(11C)를
연결시킴과 동시에 상기 토피드(17)의 센터링 지지부(27)를 고정시키기 위해 입구측이 제 1 몸체(11A)의 출구 내경에 삽입되고 외부돌플랜지부가 제 1 몸체(11A)의 출구측에 볼트결합되며 그 출구측 내부에는 제 2 몸체(11C)의 선단부 외주가 나사결합되는 제 3 몸체(11D)와, 상기 제 1 몸체(11A)의 선단부 외주에 나사결합되며 압출기(10)의 출구에 볼트결합되는 결합링(11E)을 포함하는 구성으로 되어 있다.
제2도(A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 다이스(11)의 압출구(23)들이 있는 출구측 외주를 따라 회전되도록 결합설치되는 회전커터(25)는 양측링부(25A)를 연결하는 각 연결부(25B)들사이에 관통절개홈(19)들이 형성되어 있고, 상기 각 연결부(25B)의 일측 경사면에는 블레이드(21)가 나사(21A)에 의해 고정되어 있다. 상기 회전커터(25)는 다이스(11)의 외주면과 소정간격을 가지고 설치되나, 각 연결부(25B)에 고정된 블레이드(21)의 선단은 압출구(23)들이 외단부들이 있는 다이스(11)의 외주면과 경사지게 접촉하도록 배치되는 점에 유의해야 한다.
상기 회전커터(25)의 후단에는 도시되지 않은 회전구동원, 예를 들어 모터의 회전구동에 따라 회전커터(25)를 회전시키기 위한 동력 전달수단(25C)이 예컨대 볼트결합으로 연결설치된다.
상기 다이스(11)의 출구측에는 압출되는 양에 비례하여 다이스(11)의 길이방향을 따라 소정간격을 두어 배치되고 반경방향을 따라 연장되는 다수의 압출구(23)들이 형성되어 있다.
한편, 제3도(A)에 도시된 바와 같이 방추형상으로 구성되어 있는 토피드(17)는 이를 다이스(11)의 내부에 설치하였을 때 그 외주면과 다이스(11)의 내주면 사이에 제1도에 도시된 바와 같은 통로가 형성되도록 설계되어 있고, 이 토피드(17)의 중간에는 동 토피드(17)가 중공부(14)내에서 중심부에 유지되도록 하기 위한 센터링 지지부(27)가 설치제공된다.
상기 센터링 지지부(27)는 예를 들어 제3도(B)에 도시된 바와 같이 다수의 관통홀(29)이 소정패턴으로 형성된 환형링 형태로 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
압출기로부터 발포체 혼합물이 다이스(11)의 입구(13)를 통해 공급되면 이 발포체 혼합물은 토피드(17)와 다이스(11)의 내주면사이의 통로를 통해 압축, 확장, 압축과정을 거쳐 다이스(11)의 출구측으로 이송된다.
그후, 상기 발포체 혼합물은 다이스(11)의 출구측에 반경방향으로 형성된 다수의 압출구(23)들을 통해 선형으로 압출됨과 동시에 발포되며, 이와 같이 압출되는 발포체는 도시되지 않은 회전구동원에 의해 회전구동되는 회전커터(25)의 블레이드(21)에 의해 펠릿형상으로 커팅되어 펠릿형태의 열가소성수지 발포체가 연속적으로 얻어진다.
상기에서, 압출구(23)의 직경을 변경시키거나 회전커터(25)의 회전속도를 적절히 변경시키는 것에 의해 원하는 크기의 펠릿형 수지 발포체를 얻을 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면 원하는 펠릿형 열가소성수지 발포체를 별도의 발포성 중간제품 성형과정이 없이 대량 연속적으로 발포성형해낼 수 있을 뿐만 아니라 종래에 점도가 높아 발포커팅이 곤란하였던 고점도 발포수지에 대해서도 펠릿형태로 연속적인 발포성형이 가능하며, 그 결과 이러한 펠릿형 열가소성수지 발포체를 제조하기 위한 전체 공정 및 장치를 더욱 간소효율화 할 수 있는 효과를 제공한다.
Claims (1)
- 열가소성 수지와 발포제가 용융혼합된 발포체 혼합물이 대략 방추형 중공부(14)의 입구측에 압입공급되고 그 출구측에 다수의 압출구(23)들이 반경방향으로 형성되어 있는 다이스(11)와, 상기 다이스(11)의 타단을 밀봉하는 플랜지(15)에 일단이 고정되고 그 타단이 상기 다이스(11)의 중공부(14)내로 뻗어 있도록 설치되는 대략 방추형상의 토피드(17)와, 상기 다이스(11)의 출구측에 회전가능하게 결합되며 상기 다수의 반경방향 압출구(23)들을 통해 압출발포되는 선형 발포체를 커팅하여 펠릿형으로 만드는 회전커터(25)를 포함하여 구성되고, 상기 회전커터(25)의 블레이드(21)가 상기 반경방향 압출구(23)의 외단부에 경사지게 접하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 펠릿형 열가소성수지 발포체의 제조장치.
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