KR100204118B1 - 모듈믹싱장치들을 갖춘 멀티스크류의 압출-혼합기계 - Google Patents

모듈믹싱장치들을 갖춘 멀티스크류의 압출-혼합기계 Download PDF

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패럴코오포레이션
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Abstract

멀티-스크류, 압출-혼합기계는 비교적 큰 날개팁 틈새를 가지고 비대칭 기하학적 형상의 모듈믹싱요소의 세트를 포함하고 있는 동시회전 스크류 조립체를 가진다.
이러한 세트의 비대칭 모듈믹싱요소는 특정 플라스틱 재료와 특정 첨가제가 혼합되는 관계에서의 성능을 최적화하기 위해서 각각의 회전적으로 구동되는 스크류 샤프트를 따라 어느 적절한 축선상의 위치들에서 제거가능하게 장착될 수 있다. 이 비대칭 기하학적 형상은 동족쇄기가압을 제공하여 큰 전단틈새를 통하는 플라스틱 재료의 비교적 큰원주상 유동을 반복적으로 추진한다. 비교적 큰 전단틈새로 인하여, 플라스틱 재료는 종래의 대칭 반죽볼록 또는 반죽 디스크의 이용으로 발생하는 것보다 작게 상승된 온도와 일정한 온도에서 믹싱된다. 작게 상승된 온도에서, 대부분의 플라스틱 재료는 증가된 점성을 나타낸다. 따라서, 초래된 증가된 점성은 플라스틱 재료가 높은 전단응력에서 처리될 수 있도록 하여 이용되고 있는 비교적 큰 틈새에도 불구하고 분산 믹싱을 향상시킨다. 그결과, 압출-혼합기계의 작동자는 혼합될 플라스틱 재료와 첨가제의 처리특성과 매개변수를 기계처리기능에 접목시키는데 있어서 향상된 성능을 발휘하기에 용이함을 갖는다.

Description

[발명의 명칭]
모듈믹싱장치들을 갖춘 멀티스크류의 압출-혼합기계
[도면의 간단한 설명]
제1a도는 상당히 큰 날개팁 틈새를 가진 비대칭 모듈믹싱장치들을 포함하는 상호 맞물림 동시회전 트윈 스크류(단지 하나만이 제1도에 도시됨)를 갖춘 멀티스크류의 압출-혼합기계에 대한 개략적인 종단면도.
제1b도 및 제1c도는 모듈믹싱장치의 각각의 세트가 각각의 도면에 도시되어 있는 제1도의 부분확대도.
제2도는 각각의 모듈믹싱장치의 상류끝 부근의 제1c도의 평면(2-2) 또는 평면(2-2)을 따라 또는 제1도의 평면(2-2)을 따라 취해서 하류측에서 본 확대 단면도.
제3a도는 이들 모듈믹싱장치에 제공된 장점적인 비대칭 기하학적 관계를 예시할 목적으로 제2도의 모듈믹싱장치들중 하나에 대한 확대 단면도.
제3b도는 보다 상세한 설명을 목적으로 제3도의 상반부를 도시한 도면.
제3c도는 보다 상세한 설명을 목적으로 제3도 및 제3b도의 상반부의 확대도.
제4a도 및 제4b도는 각각 우측(RH)꼬임을 갖는 2개의 축선상으로 뻗은 날개를 구비한 비대칭 모듈믹싱장치에 대한 단면도 및 측면도 : RH 꼬임은 정 펌핑 꼬임이고, 이것은 하류 펌핑 꼬임으로서 언급될 수도 있다. : 제4a도는 화살표(4A-4A)에 의해 지시되는 바와 같이 상류측에서 볼 때 제4b도에 있는 믹싱장치의 단면도 : 제4b도는 화살표(4B-4B)에 의해 도시된 바와 같이 제4a도에 있는 믹싱장치의 측면도.
제5a도 및 제5b도는 각각 좌축(LH) 꼬임을 갖는 2개의 축선상으로 뻗은 날개를 제외하고는 제4a도 및 제4b도에 도시된 것과 유사한 또다른 비대칭 모듈믹싱장치에 대한 단면도 및 측면도 : LH 꼬임은 역 펌핑 꼬임이고, 이것은 상류 펌핑 꼬임으로 언급될 수도 있다. : 제5a도는 화살표(5A-5A)에 의해 도시된 바와 같이 상류에서 볼 때 제5b도에 있는 믹싱장치의 단면도 : 제5b도는 화살표(5B-5B)에 의해 지시된바와 같이 제5a도에 있는 믹싱장치의 측면도.
제6a도 및 제6b도는 제6도에 도시된 장치가 제4도에 도시된 장치의 축선 길이의 2/3를 가진 것을제외하고는 제4a도 및 제4b도에 도시된 것과 유사한 RH 꼬임 비대칭 모듈믹싱장치에 대한 단면도 및 측면도 : 제6a도는 화살표(6A-6A)에 의해 지시된 바와 같이, 상류에서 볼 때 제6b도에 있는 장치의 단면도 : 제6b도는 화살표(6B-6B)에 의해 도시된 바와 같이 제6도에 있는 장치의 측면도.
제7a도 및 제7b도는 제7도에 도시된 장치가 제5도에 도시된 장치의 축선 길이의 2/3를 가진 것을 제외하고는 제5a도 및 제5b도에 도시된 것과 유사한 LH 꼬임 비대칭 모듈믹싱요소에 대한 단면도 및 측면도 : 제7a도는 화살표(7A-7A)에 의해 지시된바와 같이, 상류에서 볼 때 제7b에 있는 장치의 단면도 : 제7b는 화살표(7B-7B)에 의해 도시된 바와 같이 제7a도에 있는 장치의 측면도.
제8도는 제4b도, 제5b도,제6b도 또는 제7b도 있는 각각의 평면(8-8)들중 어느 하나를 따라 취해진 비대칭 모듈믹싱장치에 대한 운곽 단면도 : 이 모듈믹싱징치의 운곽도는 이상적인 트윈-스크류 셀프-와이핑 윤곽부(음영으로 도시됨) 위에 겹쳐진 것으로 도시되어 있다. : 이러한 이상적인 트윈　-스크류 셀프-와이핑 윤곽부는 스크류가 동시회전하는 한쪽과 연속적으로 접촉상태에 있고 압출기 하우징의 원통형상 배럴벽의 내면과 연속적으로 또한 접촉상태에 있는 동시 회전, 상호 맞물림 트읜 스크류 압출기에 이용될 수 있는 윤곽부의 최대 비례 구역이다 : 제8도에 있는 윤곽부의 비교는 이들 비대칭 모듈믹싱장치 주위에 제공된 비교적 큰 틈새를 강조하는 작용을 한다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 플라스틱 재료용 동시 회전, 상호 맞물림, 멀티 스크류의 압출-혼합기계 분야에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 상당히 큰 날개팁 틈새를 가진 비대칭 기하학적 형상의 모듈믹싱장치세트를 포함하는 동시회전 스크류들을 가진 기계에 관한 것이며 그리고 여기에서 이러한 비대칭 모듈믹싱장치의 세트는 그들 각각의 스크류 샤프트를 따라 임의의 적절한 축선위치에 장착될 수 있고 혼합 블록 또는 혼합 디스크의 이용이 회피될 수 있다.
[발명의 배경]
당해 분야에 공지된 바와 같은 상호 맞물림 동시회전 트읜 스크류 압츌기는 압출기가 수행하고 있는 처리기능의 순서에 따라 각각의 압출기 샤프트를 따라 장착된 다수의 다른 부재들을 사용한다.
통상적으로, 이러한 압출기에 있는 스크류는 플라스틱 재료와 첨가제를 받아들여, 프라스틱 재료를 첨가제를 포함하는 열적으로 균질의 용융화합물로 변형시키도록 설계된 압출기의 특정부로 이송시키는 다수의 이송(전방 이송) 스크류 부재를 포함하고 있다. 종래의 경우, 압출기의 이 특정부위는 첨가제가 첨가된 플라스틱 재료내로 단위체적당 높은 에너지를 부여하도록 설계된 통상 블록 또는 디스크의 형태인 다수의 혼합부재를 포함하고 있다. 압출기 스크류상의 혼합부재에 부여된 회전구동에너지는 플라스틱 재료내로 분산되어 여러 첨가제의 혼합물을 가열하고 플라스틱 용융 화합물내로 유도되도록 한다.
이들 혼합부재는 인접한 혼합부재들 사이의 효과적인 스크랩핑 (밀리미터 또는 그 이하의 매우 작은 틈새)를 제공하도록 그리고 혼합부재의 외경과 배럴의 내벽 사이의 효과적인 스크랩핑을 또한 제공하도록 설계된 특정 단면의 윤곽부를 종래적으로 채낵한다. 이러한 매우 작은 틈새의 기하학적 형상의 결과로서, 강력한 에너지가 압출기의 혼합부에 분산되어 국부적 국한 가열을 야기한다. 이 가열에너지가 신속히 제거되지 않고 연속적으로 제거된다면, 프라스틱 재료의 저하를 가져오는 용융화합물의 과열을 초래한다.
혼합 디스크와 연관된 다른 문제점은 특히 혼합 디스크의 끝부근에서 국부적인 고압을 발생시키는 것이 있다. 이들 국부적인 고압은 배럴벽의 내면 쪽으로 스크류 사프트를 밀어 압출기의 마모를 가속시키는 샤프트 편향력을 초래한다. 공정 관점에서, 이러한 국소적 고압은 앞서 부서진 별개의 고용입자들을 합께 재용융시켜 한 덩어리로 만들기 때문에 균질의 용융 화합물을 얻는다는 목적에 반대로 작용한다. 또한, 이러한 종래 기계에서 분산 믹싱 또는 넓은 믹싱을 취급할 때 각종 상이한 유체 입자들이 매우 불균일한 혼합 전단률에 노출된다. 결과적으로, 혼합전단작용은 모든 유체입자들이 전단 및/또는 열 내력의 동등한 레벨로 되도록 여러번 반복되어야 한다.
[개요]
본 발명은 비교적 큰 틈새를 가진 동일한 기하학적 형상의 모듈믹싱장치를 포함하는 동시회전, 상호 맞물림 스크류를 가진 압출-혼합기계를 구체화한 것이고 그리고 여기에서 이들 비대칭적인 기하학적 형상은 큰 전단틈새를 통하여 플라스틱 재료의 상당히 큰 원주상 유동을 야기하는 동적 쐐기 압력을 제공한다. 그 결과, 장점적으로, 플라스틱 재료의큰 원주상 흐흠이 동적쐐기압력작용에 의해 반복적으로 구동되어 큰 전단틈새를 통하여 반복적으로 지나간다. 이들의 비교적 큰 전단틈새에 의해, 플라스틱 재료는 종래의 혼합부재의 이용으로 통상 발생하는 것보다 더 낮고 더 균일한 온도로 믹싱된다. 대부분의 플라스틱 재료에서 점성은 온도가 상승하면 감소한다. 결과적으로, 이들 더 낮은 온도는 종래의 압출-혼합기계에서 통상적으로 발생하는 것보다 높은 점성에서 플라스틱 재료가 처리될 수 있도록 한다. 낮은 온도의 플라스틱 재료의 높은 점성으로 인하여, 이 재료의 전단응력은 더 상승하고, 이에의해 이용되고 있는 비교적 큰 틈새에도 불구하고 분산믹싱을 향상시킨다.
본 발명의 예시적인 실시예의 또다른 장점들 중에는 다양한 세트의 모듈믹싱장치를 사용하여 그리고 이 믹싱장치를 스크류의 길이를 따라 선택가능한 부위에 장착시킴으로써, 특정플라스틱 재료와 특정 첨가제가 혼합되는 관계에서 작동자가 압출-혼합기계를 최적성능으로 적응시키기에 용이하게 함을 갖게 하는 사실로부터 야기되는 것이 있다. 모듈믹싱장치는 트윈 배럴내의 동적쐐기 전단작용의 축선상의 위치, 온도대의 레벨과 크기와 같은 처리 특성을 향상시키기 위하여 그리고 혼합될 플라스틱 재료와 첨가제의 원하는 특성에 이들 동적 작용들이 맞추어지도록 하기 위해 광범위한 축선 상의 위치와 형태로 여러 세트로 배열되고 조립될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 다른 목적, 특징, 장점 및 양상과 함께, 강조하기 위하여 확대해서 그린 것이 아니라 본발명의 원리를 명확하게 예시하기 위해 확대하여 그려진 첨부도면과 연관하여 간주된 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다. 도면들에서 동일참조번호는 동일부재, 동일구성요소 또는 유사한 기하학적 형상을 나타낸다.
명세서의 일부에 포함되어 있는 첨부도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 그리고 상기된 일반 설명과 하기된 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
[바람직한 실시예의 설명]
제1, 2, 3 및 3도는 상호맞물림 동시회전 트윈스크류(21,22)를 가진 멀티 스크류 압출-혼합기계를 도시한다. 제1도는 측단면도이기 때문에, 단지 하나의 스크류(21)만이 보인다.
기계(20)를 통과하는 하류 방향은 화살표(23)에 의해 도시되어 있다. 기계(20)에서, 스크류(21,22)용 하우징(24)은 당해분야에 공지된 바와 같은 적절한 연결해체가능한 고정수단에 의해 축선상으로 정렬된 위치에서 제거가능하게 상호 연결되는 복수의 배럴부(26-1 내지 26-9)로 구성된다.
제 1배럴부(26-1)는 화살표(27)에 의해 지시된 가공될 적당한 재료를 하우징내로 이송하기 위한 입구(25)를 가진 것으로 도시되어 있다. 하우징(24)의 상류 끝에서, 제1도의 좌측에 도시된 바와 같이, 구동기구(28)는 스크류(21,22)의 각각의 둥근 샤프트(30)(제2도)가 동일속도 동일방향으로 양 스크류를 회전시키는 점선(29)에 의해 지시된 기계적 연결부를 가진 것으로 도시되어 있다 쓰러스트 베어링을 갖춘 기계적 연결부(29)와 구동기구(28)는 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 각각의 축선(31,32) 주위로 회전하는 스크류(21,22)의 회전방향은 스크류 축선(31,32)을 따라 하류방향 (23)에서 볼 때 화살표(34')에 의해 지시된 바와 같이 반시계방향이 될 수 있다. 이들 축선(31,32)을 따라 하류 방향에서 볼 때 화살표(34')에 의해 도시된 반시계방향 회전이 이들 축선을 따라 상류방향에서 볼 때 화살표(34)에 의해 도시된 시계방향 회전과 같은 방향의 회전이라는 것에 주의 된다.
제 7 배렬부(26-1)는 화살표(37)에 의해 지시된 휘발성 물질을 제거하기 위한 통기구(36)를 가진 것으로 도시되어 있다. 하우징(24)의 하류 끝에 있는 제 9 배럴부(26-9)는 화살표 (39)에 의해 지시된 혼합된 압출물이 나오는 하우징의 출구(38)를 형성하고 있다. 스크류(21)의 샤프트(30)의 하류 팁 끝(33)은 제1도에서 우측에 도시되어 있다. 다이(도시되지 않음)가 출구(38)에 장착되고, 그리고 압출물(39)이 이 다이를 통하여 기계(20)에서 빠져나오는 것을 알 수 있다.
각각의 둥근 스크류 샤프트(30)는 각각의 둥근 스크류 샤프트(30)와 이 샤프트 상에 제거가능하게 장착된 부재들 사이에 정회전 구동 연결부를 제공하도록 샤프트상에 장착된 부재들에 있는 상응하는 키이홈(44)에 맞물리는 키이(42)를 수용하기 위해 각각의 축(31,32)과 평행한 각각의 샤프트의 길이방향으로 뻗은 하나 또는 그 이상의 키이홈(40)(제2도)을 포함한다. 입구(25)(제1도)의 구역에서, 각각의 스크류(21,22)는 그들 각각의 샤프트상에 끝과 끝에서 끝까지 장착되고 키이로 연결된 장착된 복수의 상호 맞물림 동시 회전 운반 스크류재(45, 46)를 포함한다. 운송 스크류 부재(46)가 스크류 부재(45)보다 길고, 부재(46)의 헬리컬 스크류 플라이트(flight)(49)들이 입구(25)로부터 멀리 하류로 공급된 재료(27)를 신속하게 운반하기 위해 스크류 부재(45)의 헬리컬 스크류 플라이트(47) 보다 비례적으로 긴 리드를 가진다. 각각의 운반 스크류 부재(45,46)는 2개의 헬리컬 스크류 플라이트(47,49) 각각을 가진 것으로 도시되어 있다. 각각의 플라이트는 1회전동안, 즉 360도에 대해 그 각각의 스크류축(31,32) 주위로 뻗어 있다.
각각의 운송 스크류 부재(45)상의 헬리컬 스크류 플라이트(47)가 1회전 형태를 가지고 있기 때문에, 이들 운송 스크류 부재가 제1도에 도시된 바와 같이 끝에서 끝까지 각각의 스크류 샤프트(30)상에 순차적으로 장착되고 키이로 연결될 때 연속조립된 운송부재(45,46) 모두의 총 축선길이에 대해 뻗어있는 중단되지 않은 헬리컬 스크류 플라이트가 제공된다.
공급된 재료(27)는 기계(20)에서 혼합되어 믹싱될 플라스틱 재료와 첨가제를 포함하고 있다. 각각의 스크류(21,22)에 있는 운송 스크류 부재(45,46)는 처리될 이들 재료를 그들의 각각의 샤프트(30)상에 끝에서 끝까지 장착된 모듈믹싱장치(51,52)의 제 1셋트(50-1)로 이송시킨다. 도시된 바와 같은 믹싱세트(50-1)는 LH-꼬임 비대칭 모듈믹싱장치(52)와 인접하고 이 요소로부터 바로 상류쪽에 위치된 RH-꼬임 비대칭 모듈믹싱장치(51)를 포함하고 있다. 제1b도에서 가장 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 모듈믹싱장치(51)를 바로 상류에 위치된 운송 스크류 부재(45)의 2개의 헬리컬 스크류 플라이트(47)는 이 믹싱장치(51)의 날개(62)(제2, 4A 및 4B도)의 각각의 날개팁(60)(제2, 4a 및 4b도)과 정렬되어 있다. 그결과 믹싱장치(51)의 2개의 날개팁(60)은 2개의 헬리컬 스크류 플라이트(47)의 연속부를 하류에 효과적으로 형성하고 있지만, 날개팁(60)의 나선각과 리드는 스크류 플라이트(47)의 나선각 및 리드와 상이하다. 환언하면, 각각의 헬리컬 스크류 플라이트(47)가 각각의 날개팁(60)에 의해 만나게 되는 연결부에서 헬리컬 꼬임에 뚜력한 변화(감소)가 있다.
각각의 스크류(21,22)에 있는 제 1 믹싱세트(50-1)로부터 하류쪽에 비대칭 모듈믹싱장치(53,54)(제6a, 6b 및 제 7a, 7b도 각각)로 구성된 다른 믹싱세트(50-2)(제1c도)가 도시되어 있다 믹싱세트(50-1,50-2) 사이에는 각각의 샤프트상에 장착되어 키이로 연결된 복수의 연속된 순차조립 운송 스크류 부재(45)가 있다 부재들 (45)중 네 개가 도시되어 있고, 그리고 그 두 개의 헬리컬 스크류 플라이트(47) 각각이 일회전의 반, 즉 180도 에 대하여 각각의 축선(31,32) 주위로 뻗어있는 짧은 스크류 운송부재(48)가 도시되어 있다. 제 1b도에 가장 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 모듈믹싱장지(52)의 바로 하류쪽에 위치된 운송스크류 부재(45)의 2개의 헬리컬 플라이트(47)가 이 믹싱장치(52)의 2개의 날개(64)(제5a도 및 제5b도)의 날개팁(60)과 정렬되어 있는 것에 주의된다. 따라서, 이 하류쪽 연속운송 부재(45)의 2개의 헬리컬 스크류 플라이트(47)는 믹싱장치(52)의 날개(64)의 날개팁(60)의 하류쪽 연속부를 효과적으로 형성하지만, 상류펌핑날개(64)의 팁(60)과 이들 각각의 하류 운송 헬리컬 스크류 플라이트(47)의 연결부에서 헬리컬 꼬임에 명확한 반전이 있다.
짧은 스크류 운송부재(46)의 2개의 플라이트(47)는 모듈믹싱장치(53)의 날개(66)(제2a도, 제6a도 및 제6b도)의 날개팁(60)과 정렬되어 있어, 이를 날개팁이 이들 스크류 플라이트(47)의 하류쪽 연속부를 효과적으로 형성하지만, 이들 스크류 플라이트와 연속 하류 날개팁(60) 사이의 연결부에서 헬리컬 꼬임에 뚜렷한 변화(감소)가 있다.
제2 믹싱세트(50-2)와 압출 출구(38) 사이에는 최종의 스크류 운송부재들이 있는데, 이 부재들은 순차적으로 2개의 스크류 부재(45), 통기관(36) 부근에 위치된 긴 리드와 작은 나선피치의 플라이트(49)를 갖춘 2개의 긴 스크류 부재(46) 그리고 7개 이상의 스크류 부재(45)로 구성된다 이 최종의 7개 스크류 부재(45)는 출구(38)에서 다이(도시되지 않음)를 통하여 압출물(39)을 빠져나오게 하는 압력을 형성하는 작용을 한다. 긴 리드를 가진 긴스크류 부재(46)는 휘발성 물질(37)을 용이하게 제거하기 위한 통기관(36) 부근에서 배럴이 완전히 채워지는 것을 방지하기 위하여 통상적으로 하류쪽으로의 이송속도가 증가된다. 각각의 샤프트 끝(33)은, 스크류(21,22)를 형성하기 위해 그들 각각의 샤프트(30)상에 장착된 조립부재들(45,46,51,52,45,48,53,54,45,46 및 45)의 열을 잡아 유지하도록 샤프트 단부상에 나사식 결합되는 워셔를 갖춘 리테이너 너트와 같은 적절한 고정수단을 포함한다.
각각의 스크류(21,22)에서, 제1c도에 보다 명확하게 도시된 바와 같이 제2 믹싱세트(50-2)의 모듈믹싱장치(54)로부터 바로 하류쪽에 위치된 운송부재(45)의 2개의 플라이트(47)는 날개(68)의 날개팁(60)의 하류연속부를 효과적으로 형성하도록 이 믹싱요소의 날개(68)(제7a도 및 제7b도)의 팁(60)과 정렬되어 있다. 각각의 하류 운송 스크류 플라이트(47)가 모듈믹싱장치(54)의 각각의 상류 펌핑 날개팁(60)과 만나는 연결부에서 헬리컬 꼬임에 뚜렷한 반전이 있다.
각종 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53 및 54)의 특징을 설명하기 위하여 아래에 설명되는 바와 같이 어떤 한정적인 용어를 이용하는 것은 도움이 된다. 여기에서 사용된 다음과 같은 용어들 즉, 크기, 인자, 비율들은 다음과 같은 각각의 의미를 갖는 것으로 의도된 것이다.
수평, 수직, 상부, 바닥, 상, 하, 상향 및 하향은 각각의 도면이 그들의 정규수직방향으로 위치되었다고 가정할 때 각종 도면을 참조하여 도시된 구성요소, 부재, 부분 또는 방향을 설명하는데 편의와 명료를 위해 사용되는 용어이다. 이들 용어는, 기계(20)의 작동시 기계에 있는 구성요소, 부재, 부분 또는 방향이 도면에 도시된 것과 상이한 방향 또는 각 위치로 이동 또는 회전할 수 있기 때무네 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해하여야 한다.
재료는 재료(들)의 이용을 피하기 위해 편의상 단일 및 복수 양자를 포함하는 것으로 의도된다.
플라스틱 재료는 압출-혼합기계(20)에서 혼합하기 위해 어떤 적절한 첨가제를 포함할 수 있는 임의의 적절한 플라스틱 재료 또는 재료들을 포함하는 것으로 의도된다.
키이홈, 키이, 및 키이연결은 회전적으로 구동되는 샤프트와 운송 스크류 부재 또는 이 샤프트상에 제거가능하게 장착된 비대칭 모듈믹싱장치와의 사이에 정회전구동 관계를 제공하여 이 샤프트에 의해 회전적으로 구동되는 예를 들면 스플라인과 같은 다른 등가의 수단을 포함하기 위하여 충분히 넓게 해석되도록 의도된 것이다.
아래에 기재된 참조부호는 이들 부호 옆에 기재된 바와 같은 각각의 의미를 가진다.
D 배렬벽의 내경(ID)이며, 이것은 배럴보어직경 또는 배럴내경으로서 또한 언급될 수 있다.
δ 팁틈새
e 제3a, 3b 및 3c도에서 원주상 방향으로의 팁폭
Φ 각도상의 팁 폭
Φ1원주 방향에서 선두쪽 각도상의 팁폭
Φ2원주 방향에서 후미쪽 각도상의 팁폭
RB배럴 내반경
RO팁반경
XO베이스 2등분폭
R1선도면 반경
x1날개에 수직인 선두면 중심점 좌표
y1베이스에 수직인 선두면 중심점 좌표
α 선두면 쐐기각도
R2후미면 반경
x2날개에 수직인 후미면 중심점 좌표
y2베이스에 수직인 후미면 중심점 좌표
β 후미면 쐐기각도
아래에 설명되는 방정식에서 모든 선형거리는 배럴 내반경(RB)에 고나계된다. 다음의 비는 아래에 정의한 바와 같다.
a = e/δ 팁틈새 종횡비
b = xo/Ro날개 종횡비
ε = Φ1/Φ 팁 대칭 계수
18개의 무차원 기하학적 변수가 있는데, 12개는 거리비, 5개는 각도이고 1개는 각도비이다. 다음의 6개의 변수 δ/RB, a, b, ε, α, β 는 주된 또는 독립적인 설계 변수로서 간주되고, 이것은 어느 특정 비대칭 모듈믹싱장치에 대해 선정될 수 있다. 다른 12개의 변수는 아래에 설명되는 12개의 방정식을 동시에 풀어내어 계산된 종속변수로서 간주된다.
atan는 arctan에 대한 컴퓨터 약어인 것을 주목하라.
일단 범위들이 6개의 독립변수에 대해 선정되면, 종속변수에 대한 합성범위가 계산될 수 있다. 6개의 독립변수는 임의로 선정될 수 없지만 ψ≥0과 같은 매개변수에 의해 제한되는데, 이것은 이를 모두에 대해 일련의 복잡한 한계를 초래한다. 도한, 본 발명에 따라, 혼합될 첨가제와 각종 플라스틱 재료를 다루고 있는 압출 혼합 기계의 처리특성을 향상시키기 위하여 후에 설명되는 바와 같이 6개의 독립변수에 대한 바람직한, 보다 바람직한 그리고 가장 바람직한 범위가 있다.
또한 제2도를 참조하면, 하우징 조립체(24)는 교차하는 각각의 원통형 내벽면(81,82)(배럴내면)을 가진 2개의 이웃하는 배럴부(83,84)를 포함하고 있는 것으로 도시되어 있다.
제2도에서 다면으로 도시된 바와 같이, 이들 원통형면(81,82)은 8자 형태로 2개의 교차원으로서 나타내어져 있다.
각각의 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53 또는 54)는 샤프트(30)상에 장착되기 위해 축선상의 보어(56)를 가진다. 운송 스크류 부재(45,46,48)는 모듈믹싱장치에 대해 제2도에 도시된 것과 유사한 보어와 키이홈(도시되지 않음)을 가진다.
제3a, 3b 및 3c도에 가장 명확하게 도시된 것은 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)의 윤곽부(57)이다. 각각의 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 2개의 비대칭 날개(62,64,66,68)를 각각 가진 것으로 제3도에 도시되어 있다. 또한, 제3도에서는 하우징 조립체(24)내의 배럴부(83,84) 각각의 내측 원통형면(81,82)의 직경(D)이 도시되어 있다. 믹싱장치의 각종 구성요소의 크기는 배럴내경(D)의 용어로 나중에 표현될 수 있어 이들 크기가 각종 크기의 압출혼합기계에 적용가능하도록 D에 관련된 일반적인 용어로 설명되고, 다르게는 이러한 크기는 유사한 이유로 배럴내경(RB)의 용어로 표현될 수 있다.
각각의 날개(62,64,66,68)는 모서리(71)를 따라 날개팁(60)의 면과 만나는 반경(R1)의 볼록 선두면(70)을 포함한다. 이 볼록 선두면(70)을 포함한다. 이 볼록 선두면(70)은 비대칭 윤곽부(57)의 직선 접선부(73)(소위 편평부라고 불리워짐)와 한 지점(72)에서 합체된다. 제3a도에 도시된 바와 같이, 이 합체 접선 지점(72)은 베이스 라인(X) 위 좌표거리(y1)에 위치되고, 여기에서 선두면 중심점(74)은 이 베이스 라인 위의 좌표거리(y1)에 위치된다. 베이스 2등분 폭(XO)의 쌍은 축선(31,32)의 양쪽에 베이스 라인(X)을 따라 놓인다.
각각의 날개(62,64,66,68)는 모서리(77)를 따라 날개팁(60)의 면과 만나는 반경(R2)의 볼록 후미면(76)을 포함한다. 후미면 반경(R2)은 나중에 설명되는 이유로 해서 선두면 반경(R1)보다 항상 큰 것이 바람직하다 후미면 반경(R2)은 나중에 설명되는 이유로 해서 선두면 반경(R1)보다 항상 큰 것이 바람직하다. 후미면 반경(R2)에 대한 중심점(78)은 베이스 라인 (X) 위로 작은 좌표거리(y2)만큼 이격된다. 선두면 중심점(74)에 대한 좌표거리(x1)와 후미면 중심점(78)에 대한 좌표거리(x2)는 각각의 모듈믹싱장치(51,52,53,54)의 2개의 비대칭 날개(62,64,66,68)의 중심선(75)(주익현(major chord))에 수직이다.이 중심선 주익현(75)은 축선(31 또는 32)을 통하여 뻗어있기 때문에 중심선이라고 불리워진다. 좌표(x2)는 X1보다 항상 크고, 좌표(y2)는 (y1)보다 항상 작다. 후미면 중심점(78)이 베이스 라인(X) 위로 약간 이격되어 있기 때문에 편평부(73)가 베이스 라인(X)을 넘어 약간의 거리만큼 뻗어 있고 합체접선지점(79)에서 볼록 후미면(76)과 합체하는 것에 주목하여야 한다.
비대칭 날개(62,64,66,68)의 볼록 선두면(70)과 배럴 내벽면(81,82) 사이의 장점적인 쐐기각도(α)를 설명하기 위해, 제3B도가 참조될 것이다. 제 2 반경 (R1)에 대해서 언급하면, 이 제2 반경(R1)은 선두면 중심점(74)으로부터 선두면(70)의 윤곽부(57)가 날개팁(60)의 면과 교차하는 모서리(71)까지 뻗어있는 선분(86)이다. 지점(74)에서 모서리(71)로 뻗어 있는 이 선분(86)은 원호 선두면(70)의 반경이기 때문에, 지점(71)에서의 이 볼록 선두면(70)에 대한 접선에 대하여 지점(71)에서 수직이다. 선(90)이 축선(31,32)에서 모서리(71)로 뻗어있는 것으로 도시되어 있고 이 선(90)은 배럴 내면(81,82)상의 지점(92) 밖으로 뻗어있는 점선(91)에 의해 도시되어 있다. 이 연장된 선(90,91)이 축선(31,32)에서 방사하기 때문에(이 축선은 배럴 내면의 축선이고 또한 스크류 조립체(21,22)의축선이다.) 이 연장선(90,91)은 배럴 내면의 반경이고 지점(92)에서의 배럴 내면에 대한 접선에 대하여 지점(92)에서 수직이다.
점선(93)은 모서리 지점(71)에서 선두면(70)에 대하여 접선인 것으로 도시되어 있다. 또 다른 점선(94)은 지점(92)에서 배럴 내면(81,82)에 대하여 접선인 것으로 도시되어 있다.
접선(93,94) 사이의 각도 (α)는 선두면 쐐기각도라 하는데, 그 이유는 편평부와 만곡부의 합체지점(72) 부근에서 시작하여 날개팁 선두 모서리(71)로 연속되는 일정. 균일쐐기작용을 제공하기 때문이다. 선분(86)과 선(90)은 각각의 접선(93, 4)에 수직이기 때문에 제3c도에 도시된 바와 같이 이들 사이에 동일 선두면 쇄기각도(α)를 또한 형성한다. 기하학적 원리에 의해 2개의 교차선(접선(93, 94)에 각각 수직인 선(86, 90)은 이들 사이에 교차선 사이 각도와 같은 각도를 형성한다.
유사한 이유로, 후미면 중심점(78)에서 날개팁 후미코너(77)로 뻗어있는 선분(87)은 원호후미면(76)의 다른 반경(R2)임을 알 수가 있다. 따라서, 선 (87)은 모서리 지점(77)에서 후미면 만곡부(76)에 대한 접선(95)(점선으로 도시됨)에 대하여 수직이다. 축선(31 또는 32)에서 모서리 지점(77)으로 방사하는 선분(96)은 점선(97)에 의해 도시된 바와 같이 배럴내면(81 또는 82)상의 지점(98)까지 연장된다. 그결과, 지점(98)에서 배럴 내면(81 또는 82)에 대한 접선(99) (점선으로 도시됨)은 선 (96,97)에 수직이다. 접선(95,97) 사이의 각도 (β)는 후미면 쐐기각도라 하며, 선두면 쐐기각도(α)보다 하상 크다. 선(87,96)은 각도(α)에 대해 위에 언급된 바와 같은 동일한 기하학적 원리로 인하여 접선(95,99)을 한정하고 있는 것과 같은 각도(β)를 이들 사이에 또한 한정하고 있다.
선두면(70)과 배럴내면(81,82) 사이의 쐐기구역(85) (제3c도)에서 쐐기각도 (α)에 의해 발생된 동적쐐기작용에 의해, 혼합될 플라스틱 재료(27)(제1도)는 날개팁(60)에서 상대적로 큰 전단틈새 (δ)를 통하여 화살표(88)에 의해 도시된 바와 같이 이 재료의 비교적 큰 원주상 흐름을 추진시키는 구역(85)내의 동적쐐기가 압력을 받는다. 그결과 플라스틱 재료의 큰 원주상 흐름(88)은 동적쐐기가압작용에 의해 반복구동되어 큰 전단 틈새(δ)를 통하여 반복 지나간다. 이들 비교적 큰 전단틈새로 인하여, 플라스틱 재료는 통상의 종래 혼합부재의 이용으로 발생하는 것보다 더 낮고 균일한 온도에서 믹싱된다. 대부분의 플라스틱 재료의 점성이 온도가 상승함에 따라 감소하기 때문에, 성취되는 저온은 플라스틱 재료가 종래 압출 혼합기계에서 통상적으로 발생하는 것보다 높은 점성에서 처리될 수 있도록 한다. 저온 플라스틱 재료의 높은 점성으로 인하여, 이 재료에서의 전단응력이 높고, 그결과 이용되고 있는 비교적 큰 틈새(δ)에도 불구하고 분산믹싱을 향상시킨다.
또한, 후미면 쐐기각도(β)가 선두면 쐐기각도보다 크게 되도록 선택된 사실로 인하여 플라스틱재료는 후미 날개팁 코너(77)를 지나간 후 급작스러운 방출, 즉 원주상 유량과 전단률의 감소를 경험하게 된다. 모서리(77)의 통로를 있는 후미쐐기해제구역(89)에서 플라스틱 재료가 이처럼 급작스럽게 방출되면 플라스틱 재료가 내면으로부터 멀리 리바운딩되는 것과 같이 배럴내면(81,82)으로부터 플라스틱이 효과적으로 떨어지게 된다. 결과적으로, 적은 에너지가 이 후미쐐기각도구역(89)에 부여되어, 대칭 혼합 블록 또는 혼합 디스크를 가지고 발생시킨 것보다 낮은 온도에서 플라스틱 재료를 유지하고 에너지를 보존한다.
일련의 7차례의 실험 테스트가 ASTM 테스트 절차 D1238(2.16kg의 피스톤 중량과 230℃(446℉)상태)에 따라 측정될 때 2.5의 융융유동지수(MFI)를 가진 폴리프로필렌 재료에 대해서 시행되었다. 압출-혼합기계는 가동시 제1a, 1b, 1c, 2, 3a, 3b 및 3c도에 도시된 것과 같이 배열된 스크류 조립체(21,22)를 포함한다. 이들 7차례의 실험 테스트의 결과는 아래에 설명되는 표 1의 칼럼 1 내지 7에 요약되어 있다. SEI는 비에너지 입력이고 이것은 측정된 에너지 입력을 시간당 파운드로 합성질량유동률로 나눈 계산 결과이다. 8개의 연속 배럴 세그먼트(26-2 내지 26-9)의 온도는 적절한 온도센서에 의해 측정되는데, 이들중 하나는 배럴 세그먼트(26-6)에 삽입된 것으로 도시된 센서(100)로서 T자로 표시되고 각각의 배럴 세그먼트의 온도에 반응한다. 출구온도와 압력은 각각 그리고 다이를 통하여 압출될 때의 압력과 압출물(39)의 온도이다. 헤드온도는 최종 배럴 세그먼트(26-9)의 하류 끝에서의 출구헤드의 온도이다. 다이온도는 압출물(39)이 방출되는 다이(도시되지 않음)의 온도이다.
8개의 배럴 세그먼트와 헤드에 대하여 2개의 온도를 각각의 테스트 칼럼에 표시하였다. 각각의 칼럼에서 좌측온도값은 설정점(또는 목표)이고 우측 값은 각각 측정된 온도에 의해 보여주는 바와 같이 실제로 얻어진 온도이다. 비교적 낮고 균일한 온도가 7차례의 테스트 모두에서 배럴의 전장을 따라 성취된 것에 주목하여야 한다.
[표1]
제4a도 및 제4b도는 제 1a도 및 제 1b도를 참조하여 설명된 비대칭 모듈믹싱장치(51)의 단면도 및 측면도이다. 이것은 스크류 축선(31,32)에 대하여 직경상으로 마주하는 각도상 위치에 위치된 2개의 날개(62)를 가진 것으로 도시되어 있다. 이들 날개 팁(60)을 가진 날개(62)는 장치(51)의 축선길이(L)내에서 90°의 RH꼬임을 갖는 것으로 도시되어 있다. 배럴 세그먼트(26-3)를 도시하는 제1b도를 자세히 살펴보면 알 수 있는 바와 같이, 축선길이(L)는 밸럴 세그먼트의 축선길이의 반인 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 2개의 마주하는 키이홈(44)과 90°꼬임을 이용하여, 장치(51)는 그들의 날개팁(60)들이 그들의 끝과 끝의 연결부에서 중단되지 않은 나선을 형성하기 위해 정렬되어 있는 상태에서 다수의 세트로 그리고 결합부로 조립될 수 있도록 한다.
제5a도 및 제5b도는 제1도 및 제1a도를 참조하여 설명된 비대칭 모듈믹싱장치(52)의 단면도 및 측면도이다. 이 믹싱장치(52)는 스크류 축선(31,32)에 대하여 직경상으로 마주한 각도상의 위치에 2개의 날개(64)가 위치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이들 날개팁(60)을 갖춘 날개(64)는 축선길이(L)내에서 (배럴 세그먼트의 축선길이의 반) 90°의 LH꼬임을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같은 2개의 마주하는 키이홈(44)과 90°꼬임을 이용하여, 장치(52)는 그들의 날개팁(60)이 중단되지 않는 나선을 형성하기 위해 끝과 끝이 정렬되어 있는 상태에서 다수의 세트로 그리고 결합부로 조립될 수 있도록 한다. 또한, 장치(51, 52)는 설명되는 바와 같이 세트(50-1)(제1a도 및 제1b도)로 조립 될 수 있다. 이들 날개팁들은 연결부(104)(제1b도)에서 정렬되어 있지만, 꼬임에서 급작스러운 반전이 있어 연결부(104)에서 첨두를 형성한다.
제6a도 및 제6b도는 제1a도 및 제1c도에 도시된 비대칭 모듈믹싱장치(53)의 단면도 및 측면도이다. 장치(53)는 2개의 직경상으로 마주하는 날개(66)를 가진 것으로 도시되어 있다. 날개팁(60)을 가진 날개(66)는 3분의 2의 축선길이(L)내에서 90°의 RH꼬임을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그결과, 장치(53)의 길이는 배럴 세그먼트의 길이의 3분지 1인 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같은 2개의 마주하는 키이홈(44)과 90°꼬임을 이용하여, 장치(53)는 그들의 날개팁이 중단되지 않은 나선을 형성하기 위해 그들의 끝과 끝의 연결부에서 정렬되어 있는 상태에서 다수의 세트로 그리고 결합부로 조립될 수 있도록 한다. 더욱이, RH꼬임 믹싱장치(51,53)는 그들의 연결부에서 RH나선피치에 변화를 제공하기 위하여 그들의 날개팁이 정렬된 상태에서 조립될 수 있다. RH꼬임 믹싱장치(51,53)는 날개 팁이 정렬된 상태에서 LH꼬임 믹싱장치(52)의 상류쪽에 조립될 수 있지만 꼬임에 급작스러운 반전이 있어 그들의 연결부에 첨두를 형성한다.
제7a도 및 제7b도는 90°꼬임의 비대칭 LH꼬임 모듈믹싱장치(54)의 단면도 및 측면도이다. 이 믹싱장치(54)는 제1a도 및 제1c도에 또한 도시되어 있다. 이것은 3분지 2의 축선길이(L)를 가지며 그리고 그들의 헬리컬 꼬임이 동등한 피치이지만 상반되는 상태로 있다는 것을 제외하고는 믹싱장치(53)와 유사하다. 따라서, 이들은 제1c도에 도시된 바와 같이 50-2의 세트에서 끝과 끝이 장착되고 그리고 이들의 축선길이가 짧기 때문에, 첨두(104)(제1b도)보다 더 가파른 V자형상을 가진 첨두(106)를 형성하고 이에의해 긴 믹싱장치(51,52)의 날개팁(60)에 대한 나선각도보다 그들의 날개팁(60)에서 더 큰 나선각도(짧은 리드)를 생성하게 된다.
제8도에서, 비대칭 모듈믹싱장치의 윤곽부(57)가 이상적인 트윈-스크류 셀프-와이핑 윤곽부(107)(음영으로 도시됨)위에 겹쳐진 것으로 도시되어 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 이러한 이상적인 트윈-스크류 셀프-와이핑 윤곽부는 스크류가 동시회전하는 트윈(twin)과 연속적으로 와이핑 접촉상태를 유지하고 그리고 또한 원통형 배럴 내벽면(81 또는 82)과 연속적으로 와이핑 접촉상태를 유지하는 동시회전, 상호 맞물림 트윈-스크류 압출기에 이용될 수 있는 셀프-와이핑 윤곽부의 최대 비례구역이다. 윤곽부(107,57)사이의 음영영역의 비례량은 이들 모듈믹싱장치의 비대칭 윤곽부(57) 주위로 제공된 비교적 큰 틈새를 나타낸다.
기계(20)의 작동에서, 하류 유동은 운송 스크류 부재(45,46,48)가 상호 결합하는 배럴을 따르는 구역에서의 주채널 유동이다. 이 채널유동은 연속적인 스크류 플라이트(47)사이의 헬리컬 계곡부를 따라 발생한다. 이 채널유동과 구별되게, 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)의 세트가 장착되어 있는 배럴을 따르는 구역에서 발생되는 비교적 큰 양의 원주상 유동이 있다. 그들의 동적쐐기작용과 그들의 비교적 큰 전단틈새에 의해, 이들은 제3c도에 있는 화살표(88)에 의해 도시된 바와 같이 비교적 큰 비례량의 원주상 유동을 발생시킨다. 배럴에 있는 플라스틱 재료의 전체량이 하류쪽으로 진행하고 있지만, 그럼에도 불구하고 도시되어 설명된 비대칭 형상이 비교적 큰 비례량의 원주상 유동(88)을 발생시켜 이에 의해 플라스틱 재료의 균일 혼합물을 효과적으로 생산할 수 있도록 비교적 큰 팁 틈새(δ)를 통하여 재료가 반복적으로 통과한다는 것에 주의된다.
분석에 의해 비대칭 윤곽부(57)에 대해 위에 설명된 독립 설계변수에 대한 다음의 바람직한 범위를 선정할 수 있다.
비대칭 윤곽부(57)에 대한 이들 독립 설계 변수를 위한 보다 바람직한 범위는 다음과 같다
비대칭 윤곽부(57)에 대한 독립설계변수를 위한 가장 바람직한 범위는 다음과 같다.
제4a 및 4b, 제5a 및 5b, 제6a, 제6b 그리고 제7a 및 7b도를 다시 참조하면, 모듈 믹싱장치의 날개팁(60)에 대한 나선각도는 약 20°내지 약 60°의 범위에 있는 것이 바람직하다. 헬리컬 날개팁의 리드는 약 2D 내지 약 8D 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한 모듈믹싱장치(51,52,53,54)에 대해 도시된 90°의 꼬임이 그들의 2개의 키이홈 형태에 관한 것이라는 것에 주의된다. 3개의 키이홈 형태를 사용하는 경우, 60°의 꼬임각도가 끝과 끝의 연결부에서 날개팁(60)의 정렬을 제공하는 데 이용가능하다. 4개의 키이홈 형태를 사용하는 경우, 90°또는 45°의 꼬임각도가 연결부 등에서 날개팁의 정렬을 제공하는데 이용될 수 있다.
특정 압출-혼합기계 작동 조건과 환경에 맞추어 가변되는 다른 변경례와 수정예가 당업자에게는 당연하기 때문에, 본 발명은 예시의 목적을 위해 선택된 예에 제한되는 것은 아니며, 다음 청구범위에 청구된 본 발명의 정신과 범주에서 벗어나지 않는 압출-혼합기계 그리고 청구된 장치의 균등물에서의 모든 변경예와 수정예를 포함한다.

Claims (21)

  1. 각각이 내벽면(81,82)을 가진 2개의 이웃하는 원통형 배럴부(83,84)를 포함하는 하우징 조립체(24)와; 서로 축선상으로 인접하고 그리고 회전 축선(32,32)에 대하여 동일방향으로 회전가능하게 상기 이웃하는 배럴부(83,84) 각각 내에 배치되고, 회전구동 가능한 샤프트(30)상에 제거가능하게 장착되어 키이로 연결된 복수의 상호 맞물리는 운송 스크류 부재(45,46,48)를 각각 포함하고, 각각 비대칭 모듈믹싱장치(51,52 및 53,54)중 적어도 한 세트(50)를 포함하는 압출-혼합 스크류(21,22)를 구비하고; 상기 모듈 믹싱 장치(51,52,53,54)는 각각 상기 샤프트(30)상에 제거가능하게 장착되어 키이로 연결되며, 복수의 대칭날개(62,64,66,68)를 가지고, 상호 맞물리며 그리고 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)의 각각의 세트(50)는 우측 꼬임을 가진 적어도 하나의 모듈믹싱장치(51,53)의 바로 하류쪽에 인접하여 장착된 좌측 꼬임을 가진 적어도 하나의 모듈믹싱장치(52,54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계(20).
  2. 제1항에 있어서, 각각의 날개(62,64,66,68)는 선두면(70)과 후미면(76)을 가지고 있으며 상기 선두면과 후미면 사이에 날개팁(60)이 위치되어 있고; 상기 선두면(70)이 상기 배럴 내벽면(81,82)과 선두면 쐐기각도(α)를 형성하고 있고, 상기 푸미면(76)이 상기 배럴 내벽면(81,82)과 후미면 쐐기각도(β)를 형성하고 있으며; 그리고 상기 각도(β)는 상기 각도(α)보다 적어도 약 5°더 큰 것을 특징으로 하는 압출-혼합기계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 선두면 쐐기각도(α)는 약 5° 내지 약 25°의 범위에 있고, 그리고 상기 후미면 쐐기각도(β)는 약 10° 내지 약 50°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합 기계.
  4. 제3항에 있어서, 상기 날개팁(60)은 상기 배럴 내벽면(81,82)으로부터 팁틈새(δ)를 가지고 있고, 상기 배럴 내벽면(81,82)은 배럴 내반경(RB)을 가지고 있고 그리고 상기 팁틈새(δ) 대 상기 배럴 내반경(RB)의 비는 약 2퍼센트 내지 약 15퍼센트인 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  5. 제4항에 있어서, 상기 날개팁(60)은 원주상 폭(e)을 가지고 있고, 상기 날개팁 원주상 폭(e) 대 상기 팁틈새(δ)의 비로서 정의되는 팁틈새 종횡비(a)는 약 1 내지 약 8의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 배럴 내벽면(81,82)은 상기 회전축선(31,32)에 대하여 동심이고, 상기 날개팁 원주상 폭(e)은 상기 회전축선(31,32)에 대하여 동심이고 그리고 상기 팁틈새(δ)는 상기 원주상 폭(e)을 따라 일정한 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  7. 제2항에 있어서, 상기 선두면 쐐기각도(α)는 약 12°내지 약 18°의 범위에 있고, 상기 후미면 쐐기각도(β)는 약 20°내지 약 36°의 범위에 있으며 그리고 상기 각도(β)는 상기 각도(α)보다 적어도 약 6°더 큰 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  8. 제3항에 있어서, 상기 날개팁(60)은 상기 배럴 내벽면(81,82)으로부터 팁틈새(δ)를 가지고 있고, 상기 배럴 내벽면(81,82)은 배럴 내반경(RB)을 가지고 있으며 그리고 상기 팁틈새(δ) 대 상기 배럴 내반경(RB)의 비는 약 3퍼센트 내지 약 14퍼센트인 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  9. 제8항에 있어서, 상기 날개팁(60)은 원주상 폭(e)을 가지고 있고, 상기 날개팁 원주상 폭(e) 대 상기 팁틈새(δ)의 비로소 정의되는 팁틈새 종횡비(a)는 약 1.5 내지 약 6인 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  10. 제6항에 있어서, 상기 날개팁 운주상 폭(e) 대 상기 팁틈새(δ)의 종횡비는 약 1.5 내지 약 6의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  11. 제1항에 있어서, 상기 내벽면(81,82)은 내경(D)을 가지고 있고 ; 복수의 비대칭 날개(62,64,66,68)는 축선상으로 뻗어있고, 상기 회전축선(31, 32)에 대하여 각도상의 꼬임을 가지고 있으며; 그리고 상기 날개(62,64,66,68)의 상기 각도상 꼬임은 약 2D 내지 약 8D의 범위에 있는 리드를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54) 각각은 축선상의 길이를 가지며, 복수의 키이홈(40,44)을 구비한 축선 상의 보어(56)를 가지고 있고 ; 각각의 모듈믹싱장치(51,52,53,54) 상의 상기 날개(62,64,66,68)는 상기 회전축선 (31,32) 주위로 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지의 꼬임양을 갖고 있고 : 그리고 상기 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지의 꼬임양은 180°를 상기 키이홈(40,44)의 수로 나눈 것과 같은 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  13. 제11항에 있어서, 제1복수의 상기 운송 스크류 부재(45,46)는 비대칭 모듈믹싱장치(51,52)의 각각의 세트(50)로부터 상류에 배치된 상기 샤프트(30)에 제거가능하게 장착되어 키이로 연결되고; 제2복수의 상기 운송 스크류 부재(45,46,48)는 비대칭 모듈믹싱장치(51,52)의 각각의 세트로쿠터 하류에 배치된 상기 샤프트(30)에 제거가능하게 장착되어 키이로 연결되고; 한 세트인 상기 우측꼬임 모듈믹싱장치(51,53)의 상류 끝과 인접하는 운송 스크류 부재(45,48)의 스크류 플라이트(47)의 하류 끝은 상기 세트인 상기 우측꼬임 모듈믹싱장치(51,53)의 상기 날개(62,66)의 상류 끝과 정렬되는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  14. 제13항에 있어서, 상기 죄측꼬임 모듈믹싱장치(52,54)의 하류 끝과 인접한 운송 스크류 부재(45)의 스크류 플라이트(47)의 상류 끝은 상기 좌측꼬임 모듈믹싱장치(52,54)의 상기 날개(64,68)의 하류 끝과 정렬되는 것을 특징으로 하는 멀티스크류 압출-혼합기계.
  15. 압출-혼합기계(20)의 회전구동되는 스크류 샤프트(30)에 키이로 연결되어 제거 가능하게 장착되는 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)에 있어서, 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 상기 샤프트(30)를 수용하는 축선상의 보어(56)를 가지고 있고; 상기 축선상의 보어(56)는 적어도 하나의 키이홈(40,44)을 가지고 있고; 상기 비대칭 믹싱장치(51,52,53,54)는 복수의 비대칭 날개(62,64,66,68)를 가지고 있고; 상기 날개(62,64,66,68) 각각은 선두면(70)과 후미면(76)을 가지며 날개팁(60)은 상기 선두면과 후미면 중간에 위치되고; 그리고 상기 선두면(70)은 상기 후미면(76)보다, 작은 곡률반경을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54).
  16. 압출-혼합기계(20)의 회전구동되는 스크류 사프트(30)에 키이로 연결되어 제거 가능하게 장착되는 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)에 있어서, 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 상기 샤프트(30)를 수용하는 축선상의 보어(56)와 그리고 상기 축선상의 보어와 동심인 회전축선(31,32)을 가지고 있고; 상기 축선상의 보어(56)는 적어도 하나의 키이홈(40,44)을 가지고 있고, 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 각각이 배럴면 내반경(RB)을 가지는 2개의 이웃하는 원통형 배럴부의 각각의 배럴부(82,84)에 2개의 상호 맞물림 동시회전 스크류(21,22)가 위치되도록 설계된 압출-혼합기계(20)에 설치하기 위하여 상기 스크류 사프트(30) 상에 제거가능하게 장착할 수 있도록 구조화되어 있고; 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 상기 회전축(31,32)의 양쪽에 위치된 2개의 비대칭 날개(62,64,66,68)를 가지고 있고; 상기 날개(62,64,66,68) 각각은 선두면(70)과 후미면(76)을 가지고 있으며, 날개팁(60)은 상기 선두면과 후미면 사이의 중간에 있고; 상기 선두면(70)은 날개팁(60) 부근에 볼록부를 가지고; 선두면(70)의 상기 볼록부는 선두면 중심점(74)으로부터 뻗어있는 반경(R1)을 가지고 있고; 상기 선두면 중심점(74)으로부터 선두면(70)의 상기 볼록부상의 한 지점(71)DM로 뻗어 있는 반경(R1)의 일부분은 상기 회전축선(31,32)으로부터 선두면의 상기 볼록부상의 상기 지점으로 뻗어있는 제1방사상 라인(90)과 각도(α)를 형성하고 있고; 상기 후미면)76)은 모서리(77)를 따라 날개팁(60)과 만나며; 상기 모서리(77)에서 상기 후미면(76)으로부터 뻗어있고, 상기 모서리에서 배럴내면(82, 82)상의 한 지점으로의 상기 후미면의 직선 연장부인 기하학적 직선은 상기 지점에서 배럴내면에 대한 접선(99)과 각도(β)를 형성하고 있으며; 그리고 상기 각도(β)는 상기 각도(α)보다 큰것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 각도(β)는 상기 각도(α)보다 적어도 약 5˚더 큰 것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 날개팁(60)은 상기 회전축선(31,32)으로부터 방사상 거리(RO)에 있고; 그리고 상기 비대칭 모듈믹싱장치는 약 0.01 내지 약 0.15 범위의 팁틈새(δ) 대 상기 배럴면 내반경(RB)의 비를 갖는 팁틈새(δ)만큼 상기 방사상 거리(RO)가 상기 배럴면 내반경(RB)보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치.
  19. 제16항에 있어서, 선두면(70)의 상기 볼록부는 상기 지점(71)에서 제1모서리를 따라 날개팁에 이웃하고 있고; 상기 선두면 중심점(74)으로부터 뻗어있는 상기 제1 방사상 라인은 상기 제1 모서리(71)로 뻗어있고; 상기 각도(α)는 약 5°내지 약 25°의 범위에 있고; 그리고 상기 각도(β)는 약 10°내지 약 90°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 날개팁(60)은 상기 회전축(31,32)으로부터 방사상 거리(RO)에 있고; 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 상기 방사상 거리(RO)에 수직으로 측정된 베이스 2등분폭(XO)을 가지고 있고 : 그리고 상기 비대칭 모듈믹싱장치(51,52,53,54)는 약 0.5 내지 약 0.8의 범위에서 날개 종횡비(XO/RO)를 가지는 것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 선두면 중심점(74)은 상기 방사상 거리(RO)에 수직으로 측정된 거리(X1)만큼 편위되어 있고; 상기 베이스 2등분폭(XO)은 선두면의 상기 볼록부의 상기 반경(R1)에 상기 편위거리(X1)를 뺀 것과 같은 것을 특징으로 하는 비대칭 모듈믹싱장치.
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