KR100463759B1 - Apparatus for continuous spheronisation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 다음, 일정 범위 내의 크기로 성형된 성형물을 약 0.5 ~ 15 mm 범위에 포함되는 직경을 갖는 구형입자로 연속적으로 구형화시키는 구형화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spheronization apparatus in which fine particles and a liquid are mixed in a kneaded state, and then continuously shaped into a spherical particle having a diameter included in a range of about 0.5 to 15 mm.
본 발명의 구형화 장치는 성형물의 진행방향을 기준으로 입구, 구형화부, 그리고 출구로 나뉘어진다.The spheronizing device of the present invention is divided into an inlet, a spherical part, and an outlet on the basis of the advancing direction of the molding.
성형물이 본 장치의 입구에서 일정한 방향으로 움직이는 하부판 표면에 공급되면 곧바로 구형화부에 도입된다.The molding is introduced into the spheronizing section as soon as it is fed to the bottom plate surface moving in a constant direction at the entrance of the apparatus.
구형화부에서는 성형물이 하부판 표면에서 이동하면서 일정한 각속도로 편심 원운동을 반복하는 상부판과 접촉하면서 구형화가 진행되고, 구형화부에서 얻어진 구형입자는 출구를 통해 연속적으로 배출된다.In the spheronization part, the molding moves while contacting the upper plate which repeats the eccentric circular motion at a constant angular velocity while moving on the surface of the lower plate, and the spherical particles obtained in the spheronization part are continuously discharged through the outlet.
구형화부를 구성하는 두 판 사이의 간격은 폭 방향으로는 일정하지만 성형물의 진행방향에 따라 감소하다가 다시 점차 증가하는 구조를 가지며, 두 판의 표면은 액체를 함유하는 성형물이 들어 붙지 않는 재질로 선택되어 별도의 공정조제를 사용하지 않고서도 성형물의 연속적인 구형화가 가능해진다.The spacing between the two plates constituting the spherical section is constant in the width direction but decreases with the progress of the molding and then gradually increases, and the surface of the two plates is selected as a material that does not adhere to the molding containing liquid. This enables continuous spherical molding of moldings without using a separate process aid.
또한, 본 발명에 의한 구형화 장치는 다수의 성형물을 연속적으로 동시에 구형화시킬 수 있어 구형입자의 대량생산에 효과적으로 사용될 수 있다.In addition, the spheronization apparatus according to the present invention can be spherical to a plurality of moldings at the same time continuously can be effectively used for mass production of spherical particles.
Description
본 발명은 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 성형물을 구형화하는 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 다음 절단기 등을 이용하여 일정 범위 내의 크기로 성형된 성형물을 약 0.5 ~ 15 mm 범위에 포함되는 평균 직경을 갖는 구형입자로 연속적으로 구형화시키는 구형화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for spherical moldings in which fine particles and liquids are mixed in a dough state, and specifically, moldings in which the fine particles and liquid are mixed in a dough state and then molded into a size within a predetermined range using a cutter or the like. A spheronizing device for continuously sphering into spherical particles having an average diameter in the range of about 0.5 to 15 mm.
이와 같이 제조되는 구형입자는 의약 및 농약, 식품, 세라믹, 화학, 수지, 건축, 반도체, 전기 및 전자, 화장품, 염료, 제지, 목재, 에너지, 환경 등 다양한 산업의 최종제품 또는 중간제품이나 이러한 산업에 사용되는 원료나 공정용 소재로 사용된다.The spherical particles prepared in this way are end products or intermediate products of various industries such as medicine and pesticide, food, ceramic, chemical, resin, construction, semiconductor, electric and electronic, cosmetics, dye, paper, wood, energy, environment, etc. It is used as raw material or process material.
상업적으로 제조되는 여러 형태의 입자는 평균 직경이 약 0.01 ~ 100 ㎛ 범위에 포함되는 유기 및 무기 성분 또는 유,무기 복합 성분의 미세입자들을 주성분 또는 충진제 같은 보조성분으로 하면서 제조되는 경우가 많다.Commercially prepared particles of various types are often prepared by using organic and inorganic components or organic and inorganic composite components having an average diameter in the range of about 0.01 to 100 μm as auxiliary components such as a main component or a filler.
이러한 미세입자들은 비산, 폭발 위험성이나 취급상의 문제 등의 이유로 그 자체로는 사용이 불가능하여 결합제와 같은 성형용 첨가제, 고분자량의 점성액, 물 또는 휘발성 액체 등을 용도에 맞게 첨가하여 수백 ㎛ ~ 수 cm 범위의 크기를 갖는 사출형(extrudate), 과립형(granule) 또는 구형(spheroidal)의 형태로 성형된 후 사용되어 진다.These microparticles cannot be used on their own due to scattering, explosion hazard, or handling problems. Therefore, they can be added to molding additives such as binders, high-molecular-weight viscous liquids, water or volatile liquids. It is used after being molded into an extrudate, granule or spheroidal form having a size in the range of several cm.
이 가운데에 펠릿(pellet)이나 링(ring) 등의 형태를 갖는 사출형 성형체는 모서리 부분을 지니고 있어 성형체 상호간의 마찰이나 진동 및 압축 등에 의하여 쉽게 부스러지고 취급 도중에 미립자나 파편이 많이 생겨 제품의 가치를 높게 인정받기 어렵다.Among them, the injection-molded articles having the shape of pellets or rings have edges, so they are easily crushed by friction, vibration, and compression between the moldings, and many particles or debris are generated during handling. It is hard to get high recognition.
따라서, 이러한 사출형 성형체는 균일한 충진이 어려울 뿐만 아니라 충진밀도도 낮아 보관이나 응용 면에서 불리하다.Therefore, such an injection molded body is not only difficult to uniformly fill, but also has a low filling density, which is disadvantageous in terms of storage or application.
한편, 과립형 성형체는 미세입자들이 뭉쳐져 하나의 과립을 이루고 있는 것으로서, 겉보기 형태가 구형입자에 비해서 불규칙하며, 사출형 성형체와 같이 취급 도중에 미세입자나 파편의 생성이 많아 용도에 따라 단점이 크게 부각될 수 있다.On the other hand, the granular molded body is a single granule formed by the aggregation of fine particles, the apparent shape is irregular compared to the spherical particles, and the generation of fine particles or debris during handling, such as the injection molded molded body is largely disadvantageous depending on the use Can be.
이에 비하여 구형입자는 형태가 구 형태로 균일하고 모서리 부분이 없어 입자 상호간 마모의 위험성이 낮고 충진밀도가 높은 장점이 있다.On the other hand, the spherical particles have a uniform shape in spherical shape and do not have edges, and thus have a low risk of abrasion between particles and a high packing density.
특히, 입자들의 직경이 일정 범위이내에 포함되는 단분산의 구형입자들은 물리적 관점에서 볼 때 상업적 가치가 가장 뛰어나다고 할 수 있겠다.In particular, the monodisperse spherical particles within a certain range of the diameter of the particles are the best commercial value from the physical point of view.
이와 같이, 단분산의 구형입자형태가 많은 장점을 갖고 있음에도 불구하고, 제조상의 어려움으로 인하여 그 사용이 널리 확산되지 못하고 있는 실정이다.As such, although the monodisperse spherical particles have many advantages, their use is not widely spread due to manufacturing difficulties.
즉, 구형화를 위한 성형물들은 대부분 미세입자와 액체가 혼합된 점성 및 탄성을 지니고 있는 반죽상태를 하고 있으며, 고체 벽면에 잘 달라붙으며, 경우에 따라서는 변형시간이 지남에 따라 점성이 변하는 요변성(thixotropic)을 나타낼 수도 있어 습식상태에서의 구형화에 큰 어려움이 따른다.In other words, the moldings for spheroidization are mostly in the form of viscous and elastic mixtures of fine particles and liquids, and adhere well to solid walls, and in some cases, the viscosity changes as the deformation time passes. It may show a thixotropic condition, which entails great difficulty in spherical formation in the wet state.
따라서, 대부분의 구형물은 fluidized bed granulator, pan rounder, 또는 cone rounder 등과 같은 특수한 형태의 반건식 구형화 장치들을 이용하여 구형화되고 있다(USP 5,284,678 참조).Thus, most spheres have been spherical using special types of semi-dry spheronization devices such as fluidized bed granulators, pan rounders, or cone rounders (see USP 5,284,678).
위에 언급한 종래의 구형화 방식은 눈사람을 만들 때 작은 눈 덩어리를 눈 위에 굴려서 큰 눈 덩어리를 만들 때와 같은 원리를 사용하고 있으며, 구체적으로는, 작은 core seed를 원판 또는 유동 상태에서 구르게 만들고 이들 구르는 성형물 위에 액체 결합제와 함께 원료 미세입자를 뿌려가면서 접착시켜 원하는 직경까지 점점 키워가게 된다.The conventional spheronization method mentioned above uses the same principle as making a large snowball by rolling a small snowball on the snow when making a snowman. Specifically, a small core seed is rolled in a disc or a flow state. These rolls are sprinkled together with the liquid binder and sprinkled with raw liquid particles onto the molding to gradually grow to the desired diameter.
이와 같이, 구르는 상태에서 구형화가 진행되는 과정에서는 성형물 내부가 건조된 상태로 변하는 반면에 겉 표면쪽은 젖어있는 상태가 되어 입자 형태가 일그러지거나 입자끼리 붙는 현상이 불가피하게 발생할 수 있다.As such, in the process of spheronization in the rolling state, the inside of the molded product is changed to a dry state, whereas the outer surface thereof is wetted, and thus the shape of the particles may be distorted or the particles may stick together.
그럼에도 불구하고 마땅한 기술적인 대안이 없어, 이와 같은 반건식 구형화 방식이 구형입자의 제조에 주로 사용되어 오고 있지만 이 방식은 다음과 같은 몇 가지 단점을 지니고 있다.Nevertheless, there are no suitable technical alternatives, and this semi-dry spheronization method has been mainly used for the production of spherical particles, but this method has some disadvantages as follows.
첫째로, 성형물의 구형화를 위해서는 먼저 약 수백 ㎛ 이상 크기의 작은 seed 입자를 먼저 제조하여 장치에 공급한 다음 이 seed 입자 표면에 미세입자를접착시켜 성형물의 크기를 증가시키기 때문에 수 mm 크기의 구형입자를 얻기 위해서는 많은 시간이 소요된다는 것이다.First, for spherical shape of a molding, first, small seed particles having a size of about several hundred μm or more are first manufactured and supplied to the apparatus, and then the microparticles are adhered to the surface of the seed particles to increase the size of the molding. It takes a lot of time to get the particles.
그리고, 미세입자의 접착에 있어, 입자와 결합제 물질이 충분한 시간동안 균일하게 반죽된 상태에서 혼합되지 못하고, 젖은 상태로 유지되는 성형물의 겉 표면에만 미세입자가 순간적으로 접착되어야 하므로 미세입자 사이의 결합이 불완전하다.In the adhesion of the fine particles, the particles and the binder material cannot be mixed in a uniformly kneaded state for a sufficient time, and thus the fine particles should be instantaneously adhered only to the outer surface of the molding to be kept wet. This is incomplete.
이와 같이 제조된 구형입자들은 미세입자 사이의 결합이 강력하지 못하여 구형입자의 강도가 약하고 취급도중에 미분이 많이 발생한다.The spherical particles prepared as described above do not have strong binding between microparticles, so the strength of the spherical particles is weak and a lot of fine powders are generated during handling.
이러한 문제는 사용되는 결합제를 아주 잘 선택하고 사용량을 최적화하면 완화될 수는 있지만 반건식 구형화 과정의 원리상 완전한 해결방법이 되지 못하고 있다.This problem can be mitigated by very good choice of binders used and optimization of usage, but it is not a complete solution on the principle of the semi-dry spheronization process.
이러한 문제 이외에도, 구형화 장치 내부에는 여러 가지 크기의 입자가 함께 존재하면서 입자 자체의 중력이나 원심력에 의하여 입자의 움직임이 유도되기 때문에 구형화 장치의 처리규모가 증가할수록 입자 형태의 일그러짐이 많아지며, 제조되는 구형입자의 직경분포도 넓어진다.In addition to these problems, since particles of various sizes exist inside the spheronization apparatus, the particle movements are induced by gravity or centrifugal force of the particles themselves. The diameter distribution of the spherical particles produced is also widened.
앞에서 설명된 종래의 반건식 구형화 방식의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위해서는 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 성형물을 습식 상태에서 구형화할 수 있게 하는 장치의 개발 및 사용이 바람직하다.In order to solve the various problems of the conventional semi-dry spheronization method described above, it is desirable to develop and use a device that enables the spherical mixture of fine particles and liquid to be spherically wetted.
미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 성형물을 습식으로 구형화하여 구형입자를 제조하는 것과 관련된 전체적인 공정은 반죽 또는 혼합 →사출 또는 이송 →절단, 펠릿화 등에 의한 성형물 형성 →구형화에 의한 구형입자 제조 →후속공정 →구형입자 최종제품 등의 단계로 구성될 수 있다.The overall process involved in producing spherical particles by wet spherical molding of fine particles and liquid is kneaded in the form of dough, forming the molding by kneading or mixing → injection or transfer → cutting, pelletizing, etc. → spherical particles by spheronization. It can be composed of the following steps: manufacturing → subsequent process → spherical particles final product.
구형화를 제외한 단위 공정들에 있어서는 그 동안 사용되어오고 있는 장치들이 별 다른 어려움 없이 적용될 수 있다.In the unit processes except spheronization, the devices that have been used so far can be applied without any difficulty.
한편, 1차적으로 형성된 성형물 1개에 대해서는 수동으로 손바닥의 편심 원운동을 이용하여 습식으로 구형화하는 것을 쉽게 상상할 수는 있고 가정에서나 전통 한방 분야 등에서는 물, 기름, 밀가루 등과 같이 윤활제나 이형제 기능을 갖는 물질을 이용하여 손바닥을 이용한 습식 구형화가 아직도 이루어지고 있다.On the other hand, it is easy to imagine a wet spherical form by using the eccentric circular motion of the palm manually for one primarily formed molding, and in the home or traditional herbal fields, such as water, oil, flour, etc. Wet spheronization with the palms is still done using a material having
그럼에도 불구하고 이러한 수동방식의 구형화는 상업적으로 아직 제대로 활용되지 못하고 있는데, 가장 큰 이유로는 두 개의 판을 활용하고 이 가운데 최소 1개의 판이 편심 원운동을 하는 구형화 장치를 사용할 경우 점착성을 갖는 반죽 물질의 특성상 성형물이 구형화 장치의 상부판 또는 하부판에 쉽게 달라붙는다는 것이었다.Nevertheless, this manual spheroidization has not been used commercially yet. The biggest reason is the sticky dough when using a spherical device in which two plates are used and at least one of them is an eccentric circular motion. The nature of the material was that the molding would easily stick to the top or bottom plate of the spheronizing device.
한편, 이 판들의 표면에 성형물이 달라붙는 것을 방지하기 위하여 물이나 오일류와 같은 액체나 밀가루 전분 등과 같은 미세입자가 사용될 수 있으며 이러한 목적으로 유기물, 무기물, 천연물 등 다양한 성분의 윤활제, 이형제 및 점착방지제 등이 공정조제로 사용하는 방안도 고려될 수 있겠다.On the other hand, in order to prevent the moldings from sticking to the surface of the plates, fine particles such as liquids such as water or oils or flour starch may be used. For this purpose, lubricants, mold release agents and anti-sticking agents of various components such as organic substances, inorganic substances and natural substances may be used. Etc. may be considered as a process aid.
구형입자의 제조와는 차이가 있지만, 미국특허 4,440,701 (1984)와 일본 특허공보 소58-54781 및 특허공보 소58-11829에서 Ohki 등은 점착성이 있으면서 연질인 반죽으로부터 구형의 음식물을 만들기 위하여 편심 원운동을 하는 판을 포함하는두 개의 판과 공정조제를 이용하는 습식 구형화 방법 및 장치를 제안한 바 있다.Although different from the production of spherical particles, Ohki et al. In US Pat. No. 4,440,701 (1984) and Japanese Patent Publication No. 58-54781 and Japanese Patent Publication No. 58-11829 describe an eccentric circle for making spherical food from sticky and soft dough. We have proposed a wet spheronization method and apparatus using two plates and process aids, including a plate to exercise.
이 방법 및 장치는 밀가루 또는 쌀가루 반죽으로 1차 성형된 일정 크기의 성형물을 직경이 수 cm정도 되는 비교적 큰 구형의 떡을 제조할 수 있게 해주는데, 도 1b에 예시한 바와 같이, 성형물과 접촉하는 판 표면이 성형물과의 접촉으로 쉽게 변형될 수 있는 탄성이 좋은 다공성의 소재로 이루어지고 동시에 성형물과 판 표면과의 점착을 방지하기 위하여 오일과 같은 공정조제의 사용을 전제로 한다.The method and apparatus allow for the production of relatively large spherical rice cakes of several centimeters in diameter from a molded article of a certain size first molded into flour or rice flour dough, as illustrated in FIG. It is premised on the use of a process aid such as oil to prevent the adhesion between the molding and the plate surface, while the surface is made of a highly porous material which can be easily deformed by contact with the molding.
이와 같이 공정조제를 사용하는 습식 구형화 장치는 성형물과 접촉하는 판에 공정조제를 필요한 만큼 지속적으로 가해 줄 수 있는 별도의 보조 수단도 함께 설치되어야 하는 문제를 포함하고 있다.As such, the wet spheronization apparatus using the process aids includes a problem in that a separate auxiliary means for continuously applying the process aids to the plate in contact with the molding is also required.
직경이 큰 구형의 떡과 같이 구형화 과정에 사용된 공정조제 성분이 구형화된 제품에 남아 있어도 문제가 없는 특수한 경우도 있겠지만 상업적 생산을 필요로 하는 대부분의 구형입자 제조에 있어서는 제품의 용도나 성형물 조성에 따라 공정조제의 선택이 제한적이고, 사용된 공정조제 성분이 구형입자에 불순물로 남게 되어 구형입자 제품의 물성에도 나쁜 영향을 미치기 때문에 공정조제를 사용하지 않는 습식 구형화 장치의 등장은 여전히 필요하다.In some cases, the process aid components used in the spheronization process, such as spherical rice cakes with a large diameter, remain in the spherical product, but there are special cases where there is no problem. The selection of process aids is limited depending on the composition, and the use of the process formulation-free wet spheronization device is still necessary because the process aid components used remain as impurities in the spherical particles, which adversely affects the properties of the spherical particles product. Do.
한편, Ohki 등이 제안한 바와 같이 성형물과 접촉하면서 구형화를 진행시키는 두 개의 판 표면의 재질로 탄성이 좋은 재질을 사용하게 되면 성형물과 판 표면의 접촉면적이 커져서 성형물의 점착문제가 더욱 심각해질 수 있으며, 구형화 장치에서 동시에 수 많은 성형물을 처리할 때에 압력을 균일하게 가할 수 없어 처리할 수 있는 성형물의 개수에 제한이 따르며 성형물의 크기가 작아질수록 구형화장치의 기능이 제대로 발휘되기 어렵게 된다.On the other hand, as Ohki et al suggested, if a good elastic material is used as the material of the two plate surfaces that are spherical in contact with the molded product, the contact area between the molded product and the plate surface may increase, which may cause more serious adhesion problems. In addition, when processing a large number of moldings at the same time in the spheronizing device, the pressure cannot be applied uniformly, which limits the number of moldings that can be processed. As the size of the molding decreases, the function of the spheronizing device becomes difficult to function properly. .
따라서, 공정조제를 사용하지 않는 습식 구형화 장치가 개발되기 위해서는 성형물과 접촉해야 하는 판의 표면재질 문제도 해결되어야 한다.Therefore, in order to develop a wet spheronization apparatus that does not use process aids, the surface material problem of the plate, which must be in contact with the molding, must be solved.
본 발명의 목적은 의약 및 농약, 식품, 세라믹, 화학, 수지, 건축, 반도체, 전기 및 전자, 화장품, 염료, 제지, 목재, 에너지, 환경 등 다양한 산업의 최종제품 또는 중간제품의 제조나 이러한 산업에 사용되는 원료나 공정용 소재의 제조에 사용될 수 있는 구형화 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to manufacture or manufacture a final product or intermediate product of various industries such as medicine, pesticide, food, ceramic, chemical, resin, construction, semiconductor, electric and electronic, cosmetic, dye, paper, wood, energy, environment, etc. It is to provide a spheronization apparatus that can be used for the production of raw materials and process materials used in the process.
본 발명은 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 성형물을 공정조제를 사용하지 않고도 습식으로 구형화할 수 있게 하는 장치에 관한 것으로 종래의 반건식 또는 습식 구형화 방법의 문제점을 해소하고 구형입자의 높은 구형도, 연속 대량생산을 통한 생산성 향상, 조업의 간편성, 미분발생 억제 등의 효과를 거둘 수 있는 수단을 제공해준다.The present invention relates to a device that can wet spherical moldings in which fine particles and liquids are mixed in a kneaded state without using a process aid. The present invention solves the problems of the conventional semi-dry or wet spherical methods and provides a high spherical shape of spherical particles. In addition, it provides a means to achieve the effects of productivity improvement through the continuous mass production, simplicity of operation, suppression of fine powder generation.
보다 구체적으로, 본 발명은 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합된 다음 절단기 등을 이용하여 일정 범위 내의 크기로 1차 성형된 성형물을 공정조제 사용 없이 약 0.5 ~ 15 mm 범위에 포함되는 평균 직경을 갖는 구형입자로 연속적으로 구형화 시키는 구형화 장치에 관한 것이다.More specifically, the present invention is an average diameter of the fine particles and the liquid is mixed in the dough state, and then the first molded molding to a size within a predetermined range using a cutter or the like in the range of about 0.5 to 15 mm without using a process aid The present invention relates to a spheronization device for continuously sphering into spherical particles having.
본 발명자들은 구형화 장치의 핵심인 상부판 및 하부판 사이의 간격이 성형물의 진행경로에 따라 일정 범위 내에서 변화하며, 이들 판의 표면을 이루는 재질이 성형물과의 접촉에 따른 변형이 무시될 정도로 적은 경우에 성형물과 판 표면과의 점착 문제 없이 다수의 성형물의 연속적인 구형화가 가능함을 발견하고, 이에 기초하여 본 발명에 이르게 되었다.The inventors found that the distance between the top plate and the bottom plate, the core of the spheronization apparatus, varies within a certain range according to the progress path of the moldings, and the material forming the surface of these plates is so small that deformation due to contact with the molding is neglected. In this case, it has been found that successive spheronization of many moldings is possible without problems of adhesion between the moldings and the plate surface, and the present invention has been reached based on this.
도 1a는 본 발명에 의한 구형화 과정의 작동원리를 보여주는 개략도Figure 1a is a schematic diagram showing the operating principle of the spheronization process according to the present invention
도 1b는 본 발명과 다른 구형화 과정의 작동원리를 보여주는 개략도Figure 1b is a schematic diagram showing the operation principle of the present invention and other spheronization process
도 2a는 본 발명에 의한 연속 구형화 장치의 전체 구성을 보여주는 측면도Figure 2a is a side view showing the overall configuration of a continuous spheronization apparatus according to the present invention
도 2b는 도 2a의 평면도FIG. 2B is a top view of FIG. 2A
도 3은 본 발명에 의한 연속 구형화 장치에서 상부판과 하부판의 배치관계를 보여주는 측면도Figure 3 is a side view showing the arrangement of the upper plate and the lower plate in the continuous spheronization apparatus according to the present invention
도 4는 본 발명에 의한 연속 구형화 장치의 구조를 보여주는 사시도Figure 4 is a perspective view showing the structure of the continuous spheronization apparatus according to the present invention
도 5는 도 4의 정면도5 is a front view of FIG. 4
도 6은 도 4의 측면도6 is a side view of FIG. 4
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 절단기 2 : 구형화 장치 상부판1 cutter 2 spheronizing device top plate
3 : 콘베이어 벨트형 하부판 4 : 표면재질3: conveyor belt type lower plate 4: surface material
5 : 압출물 5' : 성형물5: extrudate 5 ': molding
6 : 구형입자 7,7' : 벨트 구동을 위한 롤러6: spherical particle 7,7 ': roller for driving belt
8,8' : 레일형 받침대 9 : 편심축 플레이트8,8 ': Rail-type pedestal 9: Eccentric shaft plate
10 : 구동수단10: driving means
a : 구형입자의 평균직경 b : 실린더형 압출물의 지름a: average diameter of spherical particles b: diameter of cylindrical extrudates
d : 상부판과 하부판 사이의 최소 간격d: minimum distance between top plate and bottom plate
α, β: 입구 및 출구에서 상부판과 하부판이 이루는 각도α, β: the angle between the top and bottom plates at the inlet and outlet
본 발명은 미세입자와 액체가 반죽상태로 혼합되어 일정 범위 내의 크기로 성형된 성형물을 구형화하여 평균 직경 a가 0.5 ≤a ≤15 mm 범위에 포함되는 구형입자를 제조하기 위한 구형화 장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a spheronizing apparatus for producing spherical particles in which the average diameter a is in the range of 0.5 ≤ a ≤ 15 mm by sphering a molded article mixed with fine particles and liquid in a kneaded state to a size within a predetermined range. As,
(i) 상기 구형화 장치가 일정한 각속도로 편심 원운동을 반복하는 상부판과 일정한 방향으로 움직이는 하부판으로 이루어지고;(i) the spheronizing device comprises an upper plate which repeats the eccentric circular motion at a constant angular velocity and a lower plate which moves in a constant direction;
(ii) 상기 하부판 표면 상에 놓여 이동하는 상기 성형물의 이동 방향을 기준으로 상기 구형화 장치가 공간상으로는 성형물이 도입되는 입구, 상기 성형물이 상기 상부판과 하부판 사이에서 구형화가 진행되는 구형화부 그리고 상기 구형화부에서 형성된 구형입자를 상기 구형화 장치 외부로 배출하는 출구로 이루어지며;(ii) an inlet through which the molding is introduced into the space on the basis of the moving direction of the molding lying on the surface of the lower plate, a spherical portion through which the molding is spherical between the upper plate and the lower plate; An outlet for discharging the spherical particles formed in the spheronization unit to the outside of the spheronization apparatus;
(iii) 상기 성형물과 접촉하는 상기 상부판의 표면이 상부 하부판의 표면과 상기 입구 및 출구 방향에서 이루는 각도 a 및 b가 각각 1°≤a ≤45°및 0.1°≤b ≤10°범위에 포함되며,(iii) the angles a and b of the surface of the upper plate in contact with the molding to form the surface of the upper lower plate and the inlet and outlet directions are in the range of 1 ° ≦ a ≦ 45 ° and 0.1 ° ≦ b ≦ 10 °, respectively. ,
(iv) 상기 하부판과 상기 상부판 사이의 최소 간격 d가 상기 구형입자의 직경 a에 기준하여 0.5a ≤d ≤0.95a 범위에 포함된다는 구조상의 특징을 지닌다.(iv) has a structural feature that the minimum spacing d between the bottom plate and the top plate is in the range of 0.5a ≦ d ≦ 0.95a based on the diameter a of the spherical particles.
본 발명에 의한 구형화 장치로 구형화될 수 있는 물질은 미세입자와 액체가반죽(paste)상태로 혼합되어 일정 범위 내의 크기로 성형된 성형물이다.The material that can be spherical with the spheronizing apparatus according to the present invention is a molded product which is mixed in a state of fine particles and a liquid paste and molded into a size within a certain range.
여기서, 미세입자라 함은 평균 직경이 약 0.01 ~ 100 mm 범위에 포함되는 미립자들로서 구형화 과정을 거쳐 제조하고자 하는 구형입자의 주성분, 보조성분, 반응원료 등과 같은 핵심 성분이나 충진제, 결합제 (binder), 가소제, 윤활제, 이형제 및 점착방지제 등의 첨가제의 목적으로 사용된다.Herein, the fine particles are fine particles having an average diameter in the range of about 0.01 to 100 mm, and core components, fillers, and binders, such as main components, auxiliary components, and reaction raw materials, of spherical particles to be prepared through spherical processes. , Additives such as plasticizers, lubricants, mold release agents and anti-sticking agents.
물리적 관점에서 보자면, 상기 미세입자는 미세한 기공을 많이 포함하는 다공성(porous)이거나 기공이 없는 비기공성(nonporous) 미립자일 수도 있고, 입자의 형태도 구형 또는 다면체형태의 규칙적 형태를 갖거나 침상, 판상 또는 층상과 같이 불규칙한 형태를 지닐 수 있으며, 결정형 또는 무정형의 구조를 나타내기도 한다.From a physical point of view, the microparticles may be porous or nonporous particles containing a lot of fine pores, and the particles may have a regular or spherical or polyhedral shape, or may be needle or plate. Or it may have an irregular shape, such as layered, and may also exhibit a crystalline or amorphous structure.
또한, 상기 미세입자는 나노미터 크기의 1차입자(primary particle) 자체일 수도 있고, 이들 1차입자들이 결합되어 이루어진 2차입자(secondary particle)의 형태를 지닐 수 있으며 속이 비어있는 할로우 타입(hollow-type)이나 표면이 코팅되어 있는 다층구조를 이룰 수도 있다.In addition, the microparticles may be nanometer-sized primary particles themselves, may have the form of secondary particles formed by combining these primary particles, and hollow-type hollow particles. However, the surface may be coated with a multilayer structure.
구성 성분 면에서 볼 때, 이 미세입자는 유기물, 고분자, 무기물, 금속, 천연물, 효소 및 미생물 등과 같은 성분을 한 가지 또는 그 이상을 지니고 있을 수 있다.In terms of constituents, these microparticles may have one or more of such components as organics, polymers, inorganics, metals, natural products, enzymes and microorganisms.
이러한 미세입자는 액체와 섞어 반죽상태로 혼합될 수 있는데, 여기에 사용되는 액체는 구형화 과정을 거쳐 제조하고자 하는 구형입자의 주성분, 보조성분, 반응원료 등과 같은 핵심 성분이나 용매, 결합제, 가소제, 계면활성제, 윤활제, 이형제 및 점착방지제 등의 첨가제의 목적으로 사용된다.These microparticles can be mixed with the liquid and mixed in a dough state. The liquid used here is a core component, a solvent, a binder, a plasticizer, a main component, a secondary component, a reaction raw material, etc. It is used for the purpose of additives, such as surfactant, a lubricant, a mold release agent, and an anti-sticking agent.
이 액체는 물, 유기물, 무기물, 고분자, 오일, 이온 등의 성분을 한 가지 이상 함유할 수 있다.This liquid may contain one or more components such as water, organic matter, inorganic matter, polymers, oils and ions.
미세입자와 액체의 혼합비는 액체/미세입자의 무게비를 기준하여 0.01~10의 범위에 포함될 수 있는데 정확한 양은 제조하고자 하는 구형입자의 용도 및 특성과 성형물의 성형과 구형화 과정에 필요한 점성 및 탄성을 고려하여 사전에 정해진다.The mixing ratio of the microparticles and the liquid may be included in the range of 0.01 to 10 based on the weight ratio of the liquid / microparticles. The exact amount is used to determine the use and properties of the spherical particles to be manufactured and the viscosity and elasticity necessary for the molding and spheroidization process of the molding. It is decided in advance in consideration.
본 발명에 의한 구형화 장치에 공급될 성형물의 원료는 앞에서 설명된 바와 같이 미세입자와 액체 각각을 별도로 준비하여 혼합한 반죽(paste)일 수도 있지만 서스펜젼, gel 또는 sol 상태와 같이 미세입자의 농도가 비교적 낮은 고-액 혼합물을 농축시켜 얻어진 반죽일 수도 있다.The raw material of the molding to be supplied to the spheronization apparatus according to the present invention may be a paste prepared by separately preparing each of the fine particles and the liquid as described above, but the fine particles such as suspension, gel or sol state may be used. It may also be a dough obtained by concentrating a solid-liquid mixture having a relatively low concentration.
특히, 크기가 나노미터 수준인 미세입자는 비산, 폭발, 응집 등의 문제로 인하여 저장 및 취급에 문제가 있어 sol이나 gel 상태의 묽은 반죽으로 저장되는 것이 보통이므로, 이와 같은 묽은 반죽에서 용매를 제거시켜 농축하고, 필요한 경우, 이 농축과정 전후에 액체 및 미세입자를 추가시켜 성형물의 원료인 반죽 즉, 미세입자-액체 혼합물이 준비될 수 있다.Particularly, since nanoparticles of nanometer size are stored and handled due to problems such as scattering, explosion, agglomeration, etc., they are usually stored as thin doughs in sol or gel state, and thus, solvents are removed from such thin doughs. And, if necessary, liquid and fine particles may be added before and after this concentration process to prepare a dough, i.e., a fine particle-liquid mixture, as a raw material of the molding.
구형입자를 제조하기 위해 기본적으로 필요한 미세입자-액체 혼합물을 이루는 성분들 가운데서 구형화 과정에 중요한 기능을 담당하는 것은 결합제 성분이다.Among the components of the microparticle-liquid mixture which are basically necessary for producing spherical particles, it is the binder component that plays an important role in the spheronization process.
고체 미세입자 또는 액체의 일부분으로 사용되는 결합제는 미세입자들을 상호 결합시키는 접착력의 발휘에 주로 작용하는 성분을 말한다.The binder used as a part of the solid microparticles or the liquid refers to a component mainly acting on the adhesion of the microparticles to each other.
구형입자의 제조를 위한 성형물의 원료로 사용되는 결합제로는 여러 가지 물질이 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.As a binder used as a raw material for the production of spherical particles, various materials may be used alone or in combination.
물, 유기용제, 오일과 같이 가장 흔히 쓰이는 용매는 미세입자의 결합력을 향상시키는 결합제의 기능을 나타내는 경우도 많이 있다.Most commonly used solvents such as water, organic solvents and oils often exhibit the function of a binder to enhance the binding force of the fine particles.
그러나, 사용되는 미세입자들의 결합력을 선택적으로 또는 필요한 수준으로 향상시키기 위하여 사용되는 결합제는 화학적 성분을 기준으로 무기결합제와 유기결합제로 대별될 수 있다.However, the binders used to selectively or to the required level enhance the binding strength of the microparticles used may be roughly classified into inorganic binders and organic binders based on chemical components.
무기결합제로는 실리카, 알루미나, 이산화티탄, 벤토나이트(bentonite), 이온교환된 분자체 등과 같이 금속산화물, 금속 및 이온 성분을 단독으로 또는 혼합하여 포함한다.Inorganic binders include metal oxides, metals and ionic components alone or in combination, such as silica, alumina, titanium dioxide, bentonite, ion exchanged molecular sieves and the like.
유기결합제로는 출발원료를 기준으로 합성계와 천연계로 크게 나뉘어질 수 있다.Organic binders can be broadly divided into synthetic and natural based on starting materials.
합성계 유기결합제로는 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 부타디엔계, 요소계, 페놀계, 염화비닐계, 올레핀계, 에스터계, 멜라민계, 알코올계, 타르류 등의 유기합성물질들이 사용되는데 단분자 상태 또는 열경화성 수지, 열가소성수지나, 고무 등과 같은 고분자 상태로 다양하게 사용될 수 있다.Synthetic organic binders include acrylic, urethane, epoxy, butadiene, urea, phenol, vinyl chloride, olefin, ester, melamine, alcohol, and tar. Or it can be used in various polymer forms, such as thermosetting resin, thermoplastic resin, rubber.
천연계 유기결합제로는 녹말, 덱스트린과 같은 녹말계, 아교, 카제인 같은 단백질계, 송진, 셀락 같은 수지계, 라텍스, 고무풀 같은 고무계, 그리고 아스팔트유 등이 사용된다.Natural organic binders include starch, starch, such as dextrin, glue, casein, protein, rosin, resin, such as shellac, latex, rubber glue, and asphalt oil.
앞에서 설명된 미세입자와 액체의 혼합물은 반죽기 또는 혼합기를 이용하여 단일 단계 또는 여러 단계를 거쳐 반죽 상태로 균일하게 혼합되는 것이 필요하다.The mixture of the fine particles and the liquid described above needs to be uniformly mixed in the dough state through a single step or several steps using a kneader or a mixer.
비록 본 발명의 범위에서 벗어나지만, 이 혼합물을 원료로 하여 구형입자를 제조하기 위해서는 각각의 구형입자에 해당하는 만큼의 양을 갖는 성형물의 제조가 필수적이다.Although outside the scope of the present invention, in order to produce spherical particles using this mixture as a raw material, it is necessary to prepare a molded article having an amount corresponding to each spherical particle.
성형물의 제조는 수동으로도 가능하지만 구형입자를 대량으로 생산하기 위해서는 혼합기에서 제조된 미세입자-액체 혼합물을 일정한 형태로 1줄 이상 연속적 또는 주기적으로 배출해 줄 수 있는 압출기를 이용하는 것이 바람직하다.Although the production of the molding can be done manually, it is preferable to use an extruder capable of continuously or periodically discharging one or more lines of the microparticle-liquid mixture prepared in a mixer in order to produce a large amount of spherical particles.
압출기 출구에 설치되는 다이는 압출기에서 배출되는 압출물의 일정한 단면 형태와 크기를 결정하는 구멍으로 이루어진다.The die installed at the extruder outlet consists of holes that determine the constant cross-sectional shape and size of the extrudate exiting the extruder.
이 구멍의 형태는 원, 타원, 동심원, 사각형, 육각형 등 어떠한 형태라도 관계 없다.The shape of the hole may be any shape, such as circle, ellipse, concentric circle, rectangle, and hexagon.
본 발명자의 실험에 따르면, 압출기 다이를 구성하는 구멍의 단면 넓이는 제조하고자 하는 구형입자의 평균 직경을 a라고 할 때 약 0.2a2~ 3a2의 범위에 포함되면 무난하다.According to the experiments of the present inventors, the cross-sectional area of the hole constituting the extruder die is good if it is included in the range of about 0.2a 2 to 3a 2 when the average diameter of the spherical particles to be produced is a.
압출기 다이를 구성하는 구멍의 개수, 형태, 크기 및 깊이에 따라 압출기 다이에 의한 압력손실이 크게 좌우된다.The pressure loss by the extruder die is highly dependent on the number, shape, size and depth of the holes constituting the extruder die.
이 구멍의 크기가 작거나, 깊이가 너무 길거나, 또는 단위시간 당 압출속도에 비하여 구멍의 수가 적으면 다이에서의 압력손실이 과다해지게 된다.If the hole is small in size, too deep in depth, or if the number of holes is small compared to the extrusion rate per unit time, the pressure loss in the die becomes excessive.
이러한 경우, 미세입자와 액체의 조성에 따라 차이가 있지만, 압출기 내부에 압력 부하가 증가하고 반죽 상태의 혼합물에서 액체가 분리되는 짜짐현상이 발생하여 압출성형에 어려운 문제가 발생하기 때문에 압출기 다이의 구성은 미세입자-액체 혼합물의 조성뿐만 아니라 본 발명에 따른 구형화 장치의 구형화 특성 및 속도와도 연계되어 이루어져야 한다.In this case, there are differences depending on the composition of the fine particles and the liquid, but because the extruder dies because the pressure load increases inside the extruder and the squeezing of the liquid separates from the mixture in the kneading state, it causes a difficult problem in extrusion molding. The silver should be made in connection with the composition of the microparticle-liquid mixture as well as the spheronization properties and rates of the spheronization device according to the invention.
압출기와 같은 성형기로부터 일정한 단면을 가지며 공급되는 반죽은 구형화에 앞서 적당한 크기 및 형태를 갖는 성형물로 변환되어야 한다.The dough fed with a constant cross section from a molding machine, such as an extruder, must be converted into moldings of suitable size and shape prior to spheronization.
이러한 목적으로 압출기 다이 출구에 설치되어 사용될 수 있는 성형기로는 칼날, 톱니 또는 가스 등을 이용하는 절단기나 스퀴징 압력(squeezing pressure)을 이용한 성형기 등 반죽 상태의 미세입자-액체 혼합물을 적당한 크기 및 형태로 절단할 수 있는 장치라면 어느 것이라도 사용될 수 있다.Molding machines which can be installed and used at the extruder die outlet for this purpose include kneading a fine particle-liquid mixture in a suitable size and shape, such as a cutter using a blade, saw tooth or gas, or a molding machine using squeezing pressure. Any device that can be cut can be used.
또한, 압출기 및 절단기와 같은 성형장치들은 본 발명에 의한 구형화 장치와 독립적으로 구성하여도 무방하며 복합적으로 연결하여 구성하여도 무방하다.In addition, molding apparatuses such as an extruder and a cutter may be configured independently of the spheronizing apparatus according to the present invention, or may be configured to be connected in combination.
본 발명에 의한 구형화 장치로 구형화되기에 적합한 성형물의 형태는 펠릿, 링, 육면체, 타원체 가운데에서 어느 것이라도 관계 없다.The shape of the molding suitable to be spherical with the spheronizing apparatus according to the present invention may be any of pellets, rings, cubes, and ellipsoids.
또한, 본 발명에 의한 구형화 장치는 액체를 포함하는 성형물의 습식 구형화에 적합하기 때문에 비록 성형물의 성형이 불완전하여 성형물의 국부적인 형태가 불규칙적이거나 모서리 부분이 반듯하게 성형되지 않아도 별다른 문제가 되지 못한다.In addition, since the spheronization apparatus according to the present invention is suitable for wet spheronization of a molding containing a liquid, it is not a problem even if the molding of the molding is incomplete and the local shape of the molding is irregular or the corners are not molded. can not do it.
한편, 미세입자-액체 혼합물의 혼합, 압출 및 절단을 포함하는 성형물의 준비 과정 도중에 필요에 따라서는 가열, 반응, 분리 등의 조작이 추가로 가해져도 본 발명에 의한 구형화 장치에서의 구형화는 영향을 받지 않는다.On the other hand, spheronization in the spheronization apparatus according to the present invention may be carried out even if an operation such as heating, reaction, separation, etc. is additionally performed during the preparation process of the molding including mixing, extrusion and cutting of the fine particle-liquid mixture. It is not affected.
본 발명에 의한 구형화 장치는 앞에서 설명된 바와 같이 공급되는 성형물을 구형화시켜 구형입자를 제조하는 것이다.The spheronization apparatus according to the present invention is to spheronize the molded article to be supplied as described above to produce spherical particles.
본 발명에 의한 구형화 장치는 성형물의 진행방향을 기준으로 입구, 구형화부, 그리고 출구로 나뉘어진다.The spheronizing device according to the present invention is divided into an inlet, a spherical part, and an outlet on the basis of the advancing direction of the molding.
구형화에 적당한 성형물들은 구형화 장치 외부에 독립적으로 설치되는 압출기와 절단기 등에 의하여 제조된 다음 별도의 공급수단으로 구형화 장치의 입구에 공급될 수도 있다.Moldings suitable for spheronization may be manufactured by an extruder, a cutter, or the like independently installed outside the spheronization apparatus, and then supplied to the inlet of the spheronization apparatus by a separate supply means.
또한, 이 성형물은 본 구형화 장치와 복합적으로 연결되어 구성되는 압출기와 절단기 등에 의하여 구형화 장치의 입구에서 직접 제조되어 공급될 수도 있다.In addition, the molded article may be manufactured and supplied directly at the inlet of the spheronizing apparatus by an extruder, a cutter, or the like, which is connected to the present spheronizing apparatus in combination.
한 가지 예로써 도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이 일정한 단면의 형태를 가지며 연속적으로 배출되는 압출물(5)을 구형화 장치 입구 쪽의 하부판(3) 표면 상에 공급하면서 절단기(1)를 이용하여 가급적 일정한 크기로 압출물(5)을 절단하여 성형물(5')을 입구쪽 하부판 표면에서 직접 형성시킨 다음, 구형화부로 자동적으로 이동될 수 있게도 할 수 있다.As an example, as illustrated in FIGS. 2A and 2B, the cutter 1 is fed while feeding a continuously discharged extrudate 5 on the surface of the bottom plate 3 on the inlet side of the spheronizer. It is also possible to cut the extrudate 5 to a constant size as possible to form the molding 5 'directly on the inlet bottom plate surface and then to be automatically moved to the spheronizing section.
이와는 달리, 연속적으로 배출되는 압출물을 구형화 장치의 입구 바로 위에 위치하는 별도의 경사진 판 또는 콘베이어 벨트 형태로 움직이는 벨트의 표면에서 절단기를 이용하여 연속적으로 절단하고, 이와 같이 제조된 성형물을 구형화 장치 입구의 하부판 표면상에 곧바로 공급하여도 무방하다.Alternatively, the continuously discharged extrudate is continuously cut by means of a cutter on the surface of the moving belt in the form of a separate inclined plate or conveyor belt positioned just above the inlet of the spheronizing device, and the molding thus produced is spherical. It may be supplied immediately on the surface of the lower plate at the inlet of the fire apparatus.
본 발명에 의한 구형화 장치로 구형화되기에 적합한 성형물의 형태는 펠릿, 링, 육면체, 타원체 가운데에서 어느 것이라도 관계 없지만, 펠릿 또는 육면체 형태의 성형물이 가장 손쉽게 제조될 수 있다.The shape of the molding suitable to be spherical with the spheronization apparatus according to the present invention may be any of pellets, rings, hexahedrons, ellipsoids, but pellets or hexahedron shaped moldings may be most easily produced.
일반적으로 구형화를 위한 성형물들은 압출기 또는 성형롤러를 사용하여 얻어지는데, 이 경우 성형물은 긴 원형 또는 4각의 로드 실린더 형태를 갖게 된다.In general, moldings for spheronization are obtained by using an extruder or a forming roller, in which case the moldings have the form of a long circular or quadrangular rod cylinder.
이와 같이 연속적으로 얻어지는 성형물들은 절단기를 이용하여 실린더 또는 육면체로 절단되게 된다.The moldings thus obtained are cut into cylinders or cubes using a cutter.
촉매, 흡착제, 농약, 의약, 식품 등의 소재와 같이 무기질의 미세입자와 저분자량의 액체가 혼합된 반죽의 압출물 또는 롤러물을 절단하여 얻어지는 성형물은 실린더 또는 육면체 형태의 펠릿 형태에 가깝다.Molded products obtained by cutting extrudates or rollers of dough, in which inorganic fine particles and low molecular weight liquids are mixed, such as catalysts, adsorbents, pesticides, medicines, and food materials, are in the form of pellets in the form of cylinders or cubes.
반죽을 이루는 액체가 탄성도가 큰 고분자량의 물질이거나 반죽의 표면장력이 큰 압출물을 절단하여 얻어지는 성형물은 일그러져 원형 또는 사각형태에서 벗어난 타원체 또는 사다리꼴의 펠릿형태를 지닌다.Molding liquid obtained by cutting the extrudates having high elasticity or high elasticity of the dough or the surface tension of the dough is distorted to have an ellipsoidal or trapezoidal pellet form out of a circular or square shape.
반죽을 이루는 액체가 탄성도에 비하여 점성이 큰 고분자량의 물질인 압출물은 절단에 의하여 다소 불규칙적인 형태를 갖는 성형물로 변형될 수 있다.The extrudate, in which the liquid constituting the dough is a high molecular weight material having a higher viscosity than the elasticity, may be transformed into a molding having a somewhat irregular shape by cutting.
구형화 과정에서 성형물의 밀도 및 액체함량의 변화를 무시한다면 성형물의 질량은 구형화를 통해 얻어지는 구형입자의 질량과 거의 동일하므로 구형입자의 직경 및 질량을 고려하여 성형물의 크기가 사전에 정해져야 한다.If the density of the molded product and the liquid content are ignored during the spherical process, the mass of the molded product is almost the same as the mass of the spherical particles obtained through spheroidization, and the size of the molded product must be determined in advance in consideration of the diameter and mass of the spherical particles. .
도 2a, 도 2b 및 도 3에 예시한 바와 같이 압출물의 절단을 통해 대표적으로 얻어질 수 있는 펠릿 형태의 성형물(5')의 사양, 즉, 직경 및 길이는 구형화 장치의 구형화부의 특성에 따라 최적화하는 것이 필요하다.Specifications of the shaped pellets 5 ', ie diameters and lengths, which can be typically obtained through cutting of extrudate as illustrated in FIGS. 2A, 2B and 3, are dependent on the properties of the spheronizing part of the spheronizing device. It is necessary to optimize accordingly.
본 발명에 의한 구형화 장치로 평균 직경 a가 0.5 ≤a ≤15 mm 범위에 포함되는 구형입자를 제조하기 위해서는, 펠릿 형태의 성형물(5')을 예로 들자면, 단면의 평균 직경 b 값이 약 1 mm ≤b ≤30 mm 의 범위에 포함되고, 평균 길이l값이 약 0.2b ≤l≤2.0b 의 범위에 포함되는 것이 좋다.In order to produce spherical particles in which the average diameter a is in the range of 0.5 ≦ a ≦ 15 mm with the spherical forming apparatus according to the present invention, the pellet-shaped molded product 5 'is taken as an example. It is preferably included in the range of mm ≦ b ≦ 30 mm and an average length l value in the range of about 0.2b ≦ l ≦ 2.0b.
펠릿 이외의 다른 형태의 성형물의 사양도 제조하고자 하는 구형입자의 크기를 고려하고 성형화 장치의 특성에 따라 최적화 과정을 거쳐 사전에 정하는 것이 바람직 하다.In addition to the pellets, the specification of the molded article may be determined in advance by considering the size of the spherical particles to be manufactured and optimizing according to the characteristics of the molding apparatus.
이상에 설명된 바와 같이 구형화 장치를 구성하는 하부판은 장치 입구에서 생성되거나 또는 장치 외부로부터 공급되는 성형물을 구형화부로 이동시키고, 편심운동을 반복하는 상부판과 더불어 성형물의 구형화를 진행시키며, 제조된 구형입자를 출구를 통해 배출시키는 역할을 담당한다.As described above, the lower plate constituting the spheronizing device moves the molded product generated at the inlet of the device or supplied from the outside of the device to the spherical part, and proceeds with the spherical shape of the molding together with the upper plate which repeats the eccentric motion. It serves to discharge the produced spherical particles through the outlet.
액체를 함유하고 있는 성형물은 하부판 표면에서 그 스스로는 이동하지 못하고 하부판과의 접촉에 의해서 하부판의 이동 방향 즉, 길이 방향에 따라 전달된다.Molded products containing liquid do not move on their own on the surface of the lower plate and are transferred along the direction of movement of the lower plate, that is, in the longitudinal direction, by contact with the lower plate.
입구쪽으로부터 계속 공급되는 성형물을 구형화시켜 구형입자를 연속적으로 제조하기 위해서는 하부판이 일정한 방향으로 연속적으로 움직이는 것이 필요하다.In order to make the spherical particles continuously by sphering moldings continuously supplied from the inlet, it is necessary for the lower plate to continuously move in a constant direction.
가장 단순한 하부판의 형태로는 도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이 컨베이어 벨트의 형태를 들 수 있다.The simplest form of the bottom plate is in the form of a conveyor belt as illustrated in FIGS. 2A and 2B.
일정한 폭을 가지며 가급적 수평상태를 유지하면서 직선운동을 계속할 수 있는 벨트 형태의 하부판(3)은 구동부에 연결된 톱니바퀴나 롤러(7)의 회전속도를 조절함으로써 길이 방향의 속도와 이에 따른 구형입자의 생산속도를 결정해 줄 수 있다.The belt-shaped lower plate 3, which has a constant width and is capable of continuing linear motion, preferably maintains the horizontal state, and adjusts the rotational speed of the gear wheel or roller 7 connected to the drive unit, thereby adjusting the speed of the longitudinal direction and the spherical particles. You can determine the production speed.
또한, 하부판(3)의 길이가 긴 경우 위치에 따라 수평도가 변할 수 있으므로, 보조적인 롤러(7')를 다수 설치하여 하부판의 거의 모든 위치에서 수평이 유지되도록 해주는 것도 좋다.In addition, when the length of the lower plate 3 is long, the horizontal degree may change depending on the position, it is also good to install a number of auxiliary roller (7 ') to maintain the horizontal in almost all positions of the lower plate.
이와 같은 벨트 형태 이외에도, 가급적 수평상태를 유지하면서 시계방향 또는 시계반대방향의 일정한 각속도를 유지할 수 있는 회전판도 하부판으로 사용될 수 있는데 직선운동을 전제로 하는 벨트 형태와는 달리 회전판에 의한 원심력의 발생을 추가로 고려하여 구형화 장치의 입구 및 출구를 구성해야 하는 번거로움이 뒤따르지만 본 발명에 의한 연속 구형화 장치를 구현함에 있어 별다른 제약은 없다.In addition to the belt form as described above, a rotating plate capable of maintaining a constant angular speed in a clockwise or counterclockwise direction while maintaining a horizontal state as possible can be used as a lower plate. Further considerations follow the inconvenience of configuring the inlet and the outlet of the spheronizing device, but there is no restriction in implementing the continuous spheronizing device according to the present invention.
본 발명에 의한 구형화 장치에 있어, 하부판에 의하여 입구에서 구형화부로 전달되는 성형물의 구형화에 상부판의 역할이 매우 중요하다.In the spheronization apparatus according to the present invention, the role of the top plate is very important for spheronization of the moldings transferred from the inlet to the spheronization portion by the bottom plate.
상기의 상부판은 하부판에 의해 구형화부로 전달된 성형물에 변형에 필요한 힘(stress)을 가해 구형화 시키는 역할을 담당한다.The upper plate serves to form a sphere by applying a stress (stress) required for deformation to the moldings transferred to the sphere by the lower plate.
구형화부에서 성형물은 일정한 각속도로 편심 원운동을 반복하는 상부판과 일정한 속도로 직선 운동을 하는 하부판에 의하여 가해지는 힘에 의하여 편심 원운동과 직선 운동의 복합적인 궤적을 이루며 길이 방향으로 이동하면서 구형화가 진행된다.In the spherical section, the molding is spherical while moving in the longitudinal direction by forming a complex trajectory of eccentric circular motion and linear motion by the force applied by the upper plate which repeats the eccentric circular motion at a constant angular velocity and the lower plate which linear motion at a constant speed. Angry
한편, 본 발명에 의하면 상부판의 편심 타원운동도 편심 원운동에 의한 성형물의 구형화와 근본적인 차이를 나타내지 않는다.On the other hand, according to the present invention, the eccentric elliptical motion of the upper plate also does not show a fundamental difference with the spherical shape of the molding by the eccentric circular motion.
이하, 본 발명에서 설명되는 상부판의 편심 원운동이라 함은 상부판이 수직적 위치의 변화는 하지 않고 시계 방향 또는 반시계 방향으로 편심 원 또는 타원운동을 계속하는 것을 포함한다.Hereinafter, the eccentric circular motion of the top plate described in the present invention includes the top plate continuing the eccentric circle or ellipse movement in the clockwise or counterclockwise direction without changing the vertical position.
원활한 구형화를 위하여 상부판의 편심 정도(r)는 구형화하고자 하는 입자의 지름(a)을 기준으로 0.5a ≤r ≤5.0a 범위를 갖는 것이 바람직하며, 상부판의 편심원운동 각속도(w) 및 하부판의 직선운동속도(v)는 0.2w ≤v ≤5.0w 범위를 갖는 것이 바람직하다.In order to smooth the spherical shape, the eccentricity (r) of the top plate preferably has a range of 0.5a ≤ r ≤ 5.0a based on the diameter (a) of the particles to be spherical, and the eccentric circular angular velocity (w) of the top plate. ) And the linear motion speed v of the lower plate preferably have a range of 0.2w ≦ v ≦ 5.0w.
상부판의 편심 원운동을 위한 기계적 구성은 이미 잘 알려져 있는 바대로 다양하게 이루어질 수 있다.The mechanical configuration for the eccentric circular motion of the top plate can vary as is well known.
한 예로, 회전속도 조절이 가능한 구동축에 이 축으로부터 일정 거리를 갖는 수직축을 상부판에 연결함으로써 상부판의 편심 원운동이 가능하다.As an example, an eccentric circular motion of the upper plate is possible by connecting a vertical axis having a certain distance from the shaft to the upper plate to a drive shaft whose rotational speed is adjustable.
다른 한 예로, 수평의 상부판을 전후, 좌우로 일정한 거리와 주기를 가지고 동시에 왕복운동을 하게 함으로써, 편심 원운동 및 편심 타원운동을 유도할 수 있다.As another example, by allowing the horizontal top plate to reciprocate at the same time with a constant distance and period from side to side, the eccentric circular motion and the eccentric elliptic motion can be induced.
한편, 편심 원운동 및 타원운동 중에 상부판의 수직방향으로의 흔들림이나 뒤틀림을 방지하기 위하여, 상부판을 가로 및 세로 방향에 평행하게 설치된 레일형 받침대(8,8')에 고정한 상태에서 편심 원운동을 유도 할 수 있다(도 4).On the other hand, the eccentric circle in a state in which the top plate is fixed to the rail-shaped pedestals 8 and 8 'installed parallel to the horizontal and vertical directions in order to prevent the top plate from shaking or twisting during the eccentric circular motion and the elliptical motion. Exercise can be induced (FIG. 4).
이를 위하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상부판의 편심 원운동 및 편심 타원운동을 유도하기 위한 수단으로 편심축 플레이트(9)와 구동수단(10)이 제공된다.To this end, as shown in Figs. 5 and 6, the eccentric shaft plate 9 and the drive means 10 is provided as a means for inducing eccentric circular motion and eccentric elliptical motion of the top plate.
입구를 통해 공급된 크기가 다른 성형물들이 구형화부를 거치면서 구형화되어 출구를 통해 연속적으로 배출되기 위해서는 구형화부를 구성하는 상부판과 하부판사이의 간격이 일정해서는 불가능하며, 구형화부의 입구에서 출구 쪽으로의 이동 방향 즉, 하부판의 진행 방향에 따라 간격이 조절되어야 한다(도 3).In order for the moldings having different sizes supplied through the inlet to be spherical through the spherical part and discharged continuously through the outlet, the distance between the upper plate and the lower plate constituting the spherical part cannot be constant. The distance must be adjusted according to the direction of movement toward, i.e., the direction of travel of the lower plate (FIG. 3).
본 발명에 의한 구형화 장치의 구형화부에서 성형물이 구형화되는 과정을 도 1a, 도 2a 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.Referring to Figures 1a, 2a and 3 the process of the molding is spherical in the spheronization portion of the spheronization apparatus according to the present invention will be described as follows.
구형입자(6)를 제조하기 위해서, 성형물의 전달 방향 즉, 하부판(3)의 진행 방향인 길이 방향과 수직을 이루는 좌우 폭 방향을 기준할 때 상부판(2)의 표면과 하부판(3) 표면 사이의 간격이 일정해야 하므로 성형물(5')과 접촉하는 상부판(2)의 표면은 폭 방향으로 수평을 유지하면서 하부판의 표면과도 평행한 상태가 되어야 한다.In order to manufacture the spherical particles 6, the surface of the upper plate 2 and the surface of the lower plate 3 when referring to the delivery direction of the molding, i.e., the left and right width directions perpendicular to the longitudinal direction, which is the longitudinal direction of the lower plate 3. Since the distance between them must be constant, the surface of the upper plate 2 in contact with the molding 5 'should be in parallel with the surface of the lower plate while being horizontal in the width direction.
반면, 하부판(3)을 기준으로 하는 상부판(2) 표면의 상대적인 높이는 하부판의 길이 방향에 따라 입구쪽으로부터 기울기 α를 가지면서 줄어든 다음 기울기 β를 가지면서 출구쪽으로 서서히 증가된다.On the other hand, the relative height of the surface of the upper plate 2 relative to the lower plate 3 decreases with the inclination α from the inlet side in the longitudinal direction of the lower plate and then gradually increases toward the outlet with the inclination β.
이와 같은 상부판(2)과 하부판(3) 사이의 공간적인 변화는 구형화부에서 성형물(5')이 변형 및 구형화 되는 과정에 직접적으로 영향을 미친다.Such a spatial change between the upper plate 2 and the lower plate 3 directly affects the process of deformation and spheroidization of the molding 5 'at the spherical part.
하부판에 의하여 입구로 전달된 성형물은 기울기 α를 갖는 상부판과 접촉하게 되면 두 판 사이에 말려들어가게 되고 동시에 변형이 시작된다.The molding delivered to the inlet by the lower plate is brought into contact with the upper plate with the slope α and is rolled between the two plates and at the same time deformation starts.
이 성형물은 상부판의 편심 원운동과 하부판의 직선 운동에 의하여 복합적인 궤적을 이루며 길이방향으로 움직이면서 두 판사이의 간격이 최소값 d가 되는 부분에 이르러 변형이 최대로 되어 구형화에 적합한 타원체에 가까운 형태가 된다.This molding has a complex trajectory by the eccentric circular motion of the upper plate and the linear motion of the lower plate. It moves in the longitudinal direction and reaches the part where the distance between the two plates reaches the minimum value d. Becomes
이 최소 간격을 갖는 부분을 지나면 출구 쪽까지는 β의 기울기로 두 판 사이의 간격이 서서히 넓어져 변형중인 성형물이 점차 구형에 가까워지게 되며, 두 판사이의 간격이 구형입자의 직경 a가 되는 지점에서 완전 구형화가 이루어지게 된다.After passing through this minimum gap, the gap between the two plates is gradually widened by the slope of β to the exit, so that the molding under deformation gradually becomes closer to the sphere, and the gap between the two plates becomes the diameter a of the spherical particle. Spherization is achieved.
구형물이 더 진행하여 두 판 사이의 간격이 구형입자의 직경 a보다 커지게 되면 구형물은 상부판(2)으로부터 분리되어 하부판(3)만을 따라 자동적으로 구형화부의 출구로 배출된다.As the sphere proceeds further and the distance between the two plates becomes larger than the diameter a of the spherical particles, the sphere is separated from the upper plate 2 and discharged automatically along the lower plate 3 to the outlet of the sphere.
본 발명에 의하면, 구형입자의 평균 직경 a 값과 성형물과 접촉하는 상부판과 및 하부판이 이루는 간격 및 기울기 α 및 β 사이에 일정 관계가 존재한다.According to the present invention, there is a constant relationship between the average diameter a value of the spherical particles and the spacing and inclinations α and β formed by the upper plate and the lower plate in contact with the molding.
두 판사이의 최소 간격 d 는 0.5a ≤ d ≤ 0.95a 범위에 포함되도록 조절하는 것이 좋다.It is advisable to adjust the minimum distance d between the two plates to be in the range 0.5a ≤ d ≤ 0.95a.
또한, 입구에서 상부판과 하부판이 이루는 각도 α는 약 1° ≤ α ≤ 45°범위가 되도록 하고, 출구에서 두 판이 이루는 각도 β는 약 0.1° ≤ β ≤ 10°범위가 되도록 하는 것이 성형물을 구형화 하는데 적합하다.In addition, the angle α formed by the upper plate and the lower plate at the inlet is in the range of about 1 ° ≤ α ≤ 45 ° and the angle β formed by the two plates at the outlet is in the range of about 0.1 ° ≤ β ≤ 10 °. Suitable for
구형부의 판의 형태에 있어서는, 하부판을 구형부의 모든 영역에서 평면 상태를 유지하도록 하는 것이, 상부판은 두 판사이의 간격이 최소가 되는 d를 기준으로 할 때 전후로 판의 기울기가 α 및 β의 범위를 갖도록 하는 것이 바람직하다.In the form of a plate of a sphere, the bottom plate is kept in a flat state in all areas of the sphere, and the top plate is in the range of α and β when the plate is based on d, where the distance between the two plates is minimum. It is desirable to have a.
이들 기울기 α 및 β는 약 1°≤ α ≤ 45° 및 0.1°≤ β ≤ 10°의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.These inclinations α and β are preferably within the range of about 1 ° ≦ α ≦ 45 ° and 0.1 ° ≦ β ≦ 10 °.
한편, 두 판 사이의 간격이 최소값 d를 갖는 부분의 길이 m은 약 0 ≤ m ≤ 6a 범위로 하는 것이 바람직하며, 0 ≤ m ≤ 3a 범위로 하는 것이 가장 바람직하다.On the other hand, the length m of the portion where the gap between the two plates has the minimum value d is preferably in the range of about 0 ≦ m ≦ 6a, most preferably in the range of 0 ≦ m ≦ 3a.
이와 같은 구조를 갖는 구형화부에서 입자가 구형화되는 과정에서는 성형물이 상부판 및 하부판 표면에 들어붙게 되어 성형물이 구형화되지 못하는 점착문제가 발생할 수 있다.In the process of spherical particles in the spheronized portion having such a structure, the molded product is stuck to the upper plate and the lower plate surface may cause an adhesion problem that the molded product is not spherical.
이러한 문제는 두 판 사이의 간격이 최소가 되는 영역에서 특히 심하다.This problem is particularly acute in areas where the gap between the two plates is minimal.
만약, 성형물의 일부분 또는 전체가 두 판의 표면에 붙어 성형물과 접촉하는 두 판의 표면이 성형물 성분으로 점착되어 있으면 연이어 공급되는 성형물의 점착문제는 더욱 심각해지므로 구형화 장치의 운전은 중단될 수밖에 없다.If a part or the whole of the molding adheres to the surface of the two plates and the surfaces of the two plates contacting the molding are adhered to the molding components, the problem of adhesion of the molding products supplied subsequently becomes more serious and the operation of the spheronizing apparatus is inevitably stopped. .
앞에서 설명한 바와 같이 구형화부에서 성형물과 판 표면 사이의 점착을 방지하기 위하여 윤활제, 이형제 및 점착방지제 등의 공정조제를 구형화 도중에 상부판 그리고/또는 하부판의 표면에 별도로 가하는 방법을 고려할 수도 있지만 근원적인 해결책은 되지 못한다.As described above, in order to prevent adhesion between the molding and the surface of the plate in the spheronized part, a process aid such as a lubricant, a releasing agent, and an anti-sticking agent may be separately added to the surface of the upper plate and / or the lower plate during the spheroidization. There is no solution.
본 발명에 따르면, 도 1a에 예시한 바와 같이, 상부판 및 하부판 표면의 재질로 성형물과의 접촉에 의하여 쉽게 변형되지 않는 단단한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.According to the present invention, as illustrated in Figure 1a, it is preferable to use a hard material that is not easily deformed by contact with the molding as the material of the upper plate and the lower plate surface.
이러한 재질로는 유기고분자, 무기재료, 금속, 또는 이러한 재질이 코팅된 재료 또는 복합체 등이 사용될 수 있다.As such a material, an organic polymer, an inorganic material, a metal, or a material or a composite coated with such a material may be used.
유기고분자 재료로는 poly(tertrafluoroethylene) (PTFE), poly(vinlyidene difluoride) (PVDF) 등과 같이 임계표면에너지 (critical surface energy) 값이 약 25 dyne/cm 이하인 불소 함유 고분자나 공중합체가 좋다.The organic polymer material may be a fluorine-containing polymer or copolymer having a critical surface energy of about 25 dyne / cm or less, such as poly (tertrafluoroethylene) (PTFE) and poly (vinlyidene difluoride) (PVDF).
이 고분자 재질은 그 자체로 필요한 두께 및 크기로 사용될 수도 있으며, 고무나 기타 유기고분자, 무기재료, 금속 등의 표면에 코팅되어 사용되어도 좋다.The polymer material may be used in its own thickness and size, and may be coated on the surface of rubber or other organic polymers, inorganic materials, metals, and the like.
유리, 세라믹 등과 같은 무기재료나 철(탄소강, 스텐레스 스틸 등), 구리, 알루미늄 등의 금속과 불소를 함유하지 않는 유기고분자 재질들은 표면상태 및 구조에 따라 성형물과의 점착에 큰 차이를 나타내는데, 본 발명에 따르면 유기고분자, 금속, 무기재료는 표면에 미세한 요철이 많거나 미세한 구멍이 많이 뚫려있는 타공망이나 그물망 형태가 좋다.Inorganic materials such as glass and ceramics, metals such as iron (carbon steel, stainless steel, etc.), copper, and aluminum, and organic polymer materials containing no fluorine have a large difference in adhesion to moldings depending on the surface condition and structure. According to the present invention, organic polymers, metals, and inorganic materials may be in the form of perforated nets or nets having many fine irregularities on the surface or many fine holes.
구멍이 원형인 타공망이나 구멍이 다각형인 그물망이 사용될 경우에는 개공율 즉, 재질의 평면을 기준하여 구멍이 전체면적에서 차지하는 비율이 약 30~70%의 범위에 포함되는 것이 좋고 구멍의 평균 크기는 20~500㎛ 범위에 포함되는 것이 좋으며, 두께가 약 40㎛ 이상이면 사용에 문제가 발생하지 않는다.When a perforated net having a circular hole or a net having a polygonal hole is used, the opening ratio, that is, the ratio of the hole to the total area based on the plane of the material is in the range of about 30 to 70%, and the average size of the hole is It is good to be included in the range of 20 ~ 500㎛, if the thickness is about 40㎛ or more does not cause problems in use.
사용하는 재질에 구멍이 뚫려 있는 것 대신에, 구멍에 해당되는 크기와 원형 또는 다각형 형태를 가지며 약 20㎛ 이상의 깊이로 표면에 요철이 많이 생기게 한 재료도 상부판 및 하부판의 표면 재질로 사용될 수 있다.Instead of having a hole in the material to be used, a material having a size corresponding to the hole and having a circular or polygonal shape and having irregularities on the surface with a depth of about 20 μm or more may be used as the surface material of the upper plate and the lower plate. .
이상에서 설명된 재질들은 그 자체가 단독으로 사용될 수도 있으며, 다른 성분의 재질 표면에 층상으로 코팅되어 상부판 그리고/또는 하부판에 사용될 수도 있다.The materials described above may be used alone, or may be used in the upper plate and / or lower plate is coated in a layer on the material surface of the other components.
도 2a 및 도 3에 상부판(2)의 표면(4)이 필름형태로 코팅된 경우가 예시되어 있다.2A and 3 illustrate a case in which the surface 4 of the top plate 2 is coated in the form of a film.
한편, 본 발명에서의 점착을 방지하기 위한 상부판 및 하부판의 표면재질은동일하거나 서로 달라도 무방하다.On the other hand, the surface material of the upper plate and the lower plate for preventing the adhesion in the present invention may be the same or different.
본 발명에서 제안된 재질의 상부판과 하부판으로 구성된 구형화부에서는 별도의 공정조제를 상부판 그리고/또는 하부판의 표면에 가하지 않고서도 성형물이 입구에서 출구 방향으로 이동하면서 두 판의 표면에 점착됨이 없이 구형화가 진행될 수 있다.In the spheronization part composed of the upper plate and the lower plate of the material proposed in the present invention, the molding is adhered to the surfaces of the two plates while moving from the inlet to the outlet without adding a separate process aid to the surface of the upper plate and / or the lower plate. Spherization can proceed without.
따라서, 도 2b에 예시한 바와 같이, 구형화 장치의 입구를 통해 다수의 성형물(5')이 하부판의 길이 및 폭 방향으로 일정한 간격만 유지되면서 공급된다면 구형화 과정에서 성형물 상호간의 점착 없이 구형화부에서 동시에 구형화되어 구형입자(6)로 제조될 수 있다.Therefore, as illustrated in FIG. 2B, if a plurality of moldings 5 'are supplied while maintaining only a predetermined distance in the length and width directions of the lower plate through the inlet of the spheronizing apparatus, the spherical forming portion may not be adhered to each other in the forming process. At the same time to be spherical particles can be produced in spherical particles (6).
따라서, 길이 방향을 기준으로 상부판과 하부판의 폭이 허용되는 범위 내에서 여러 줄 형태로 배열되어 연속적으로 공급되는 성형물(5')은 순서대로 구형화되어 구형입자(6)로 성형된 다음 출구를 통해 같은 순서대로 연속적으로 배출될 수 있다.Therefore, the moldings 5 'which are continuously arranged in a row and are continuously supplied in a range within the allowable widths of the upper and lower plates on the basis of the longitudinal direction are spherical in order, formed into spherical particles 6, and then exited. Can be discharged continuously in the same order.
필요한 경우에, 상부판 그리고/또는 하부판을 한 개 이상 병렬로 다수 설치함으로써 단위시간당 구형입자 제조규모를 크게 향상시킬 수도 있다.If necessary, the number of spherical particles produced per unit time may be greatly improved by installing a plurality of upper and / or lower plates in parallel.
본 발명에 의한 구형화 장치에 공급되는 구형입자의 입경은 구형화 장치에 공급되는 성형물의 크기 즉, 질량에 비례하므로 공급되는 성형물의 질량이 일정할 경우 직경의 분포도가 아주 낮은 단분산의 구형입자를 대량생산 하는 것도 가능하다.The particle diameter of the spherical particles supplied to the spheronization apparatus according to the present invention is proportional to the size of the molded article supplied to the spheronization apparatus, that is, the mass, so that the monodispersed spherical particles having a very low diameter distribution when the mass of the supplied molding article is constant It is also possible to mass produce.
본 발명에 의한 구형화 장치에서 제조된 구형입자들은 하부판에 의하여 출구로 전달되어 저장조에 저장되거나 포장, 건조 및 소성, 코팅, 열처리 등과 같은 후속 공정으로 전달될 수 있다.The spherical particles produced in the spheronizing apparatus according to the present invention may be delivered to the outlet by the bottom plate and stored in a storage tank or transferred to a subsequent process such as packaging, drying and firing, coating, and heat treatment.
한편, 본 발명에 의한 구형화 장치는 앞에서 설명한 바와 같이, 구형화 장치의 전단에 압출기 및 절단기와 같은 1차 성형기들을 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 구형화 장치 후단에 앞서 예시한 후속 공정 장치를 설치하여 복합적으로 운전할 수도 있다.On the other hand, the spheronization apparatus according to the present invention, as described above, can be installed not only primary molding machines such as extruders and cutters in front of the spheronization apparatus, but also by installing the subsequent process apparatus described above in the rear end of the spheronization apparatus. You can drive in combination.
일반적으로, 건조 및 소성, 코팅, 열처리, 포장 등과 같은 구형입자의 후속공정들은 콘베이어 벨트에 의하여 연속적으로 이동되는 경우가 많다.In general, subsequent processes of spherical particles, such as drying and firing, coating, heat treatment, packaging, and the like, are often continuously moved by a conveyor belt.
따라서, 본 구형화 장치의 하부판이 콘베이어 벨트 형태로 지속적으로 구동되는 본 구형화 장치 후단에 상기 후속 공정 장치를 구성하여 본 구형화 장치와 후속 공정 장치가 복합화된 단일 장치로 구성될 수도 있다.Accordingly, the subsequent process apparatus may be configured at the rear of the present spheronizing apparatus in which the lower plate of the present spheronizing apparatus is continuously driven in the form of a conveyor belt, thereby forming a single apparatus in which the present spheronizing apparatus and the subsequent processing apparatus are combined.
이와 같이, 본 발명에 의한 구형화 장치는 입구와 출구부분을 필요한 형태로 개조하여 복합 기능을 갖는 장치로 확대 적용될 수 있는 특징도 지니고 있다.As described above, the spheronizing device according to the present invention also has a feature that the inlet and the outlet part can be adapted to the necessary shape and can be extended to a device having a complex function.
이상에서 설명된 본 발명에 의한 구형화 장치는 다음과 같이 여러 가지 효과를 나타내는 장점을 지니고 있다.The spheronization device according to the present invention described above has the advantages of exhibiting various effects as follows.
첫째로, 본 발명에 의한 구형화 장치는 구형화부를 구성하면서 편심 원운동을 하는 상부판과 직선(또는 회전) 운동을 하는 하부판 사이에서 다수의 성형물을 동시에 구형화시킬 수 있다.First, the spheronization apparatus according to the present invention can simultaneously spheron a plurality of moldings between the upper plate for eccentric circular motion and the lower plate for linear (or rotational) movement while constructing the spherical portion.
그리고, 본 구형화 장치에서는 절단되거나 펠릿화된 1차성형물이 습식상태로 입구를 통하여 연속적으로 공급되면서 구형화된 다음 출구를 통하여 구형입자 형태로 계속 배출될 수 있어서 다수의 성형물이 연속적으로 구형화될 수 있다.In the present spheronization apparatus, the cut or pelletized primary molded product is continuously supplied through the inlet in a wet state and spherically formed and then discharged in the form of spherical particles through the outlet so that a plurality of molded products are continuously spheronized. Can be.
구형입자 제조와 관련된 전체적인 제조공정은 일반적으로 (i) 미세입자와 액체가 반죽상태로 반죽 또는 혼합 →(ii) 사출 또는 전달 →(iii) 절단, 펠릿화 등에 의한 성형물 형성 →(iv) 구형화에 의한 구형입자 제조 →(v) 후속공정 등의 과정으로 요약될 수 있는데, 구형화를 제외한 나머지 단위공정들의 장치들은 연속 운전에 사용될 수 있게 쉽게 제작될 수 있다.The overall manufacturing process associated with the production of spherical particles generally involves (i) kneading or mixing the fine particles and liquid in the form of a dough → (ii) injection or transfer → (iii) forming the molding by cutting or pelletizing → (iv) spheronization It can be summarized as a process of manufacturing the spherical particles by → (v) subsequent processes, etc., the apparatus of the unit processes except the spheronization can be easily manufactured to be used for continuous operation.
따라서, 종래의 회분식(batch식)의 구형화 장치와는 달리, 본 발명에 의한 구형화 장치는 1차 성형물 제조를 위한 연속식 절단기 (또는 펠릿화 장치)나 연속으로 운전되는 후속공정 설비에 연결, 설치되어 구형입자의 연속 대량생산에 활용될 수 있다.Thus, unlike conventional batching apparatuses, the spheronizing apparatus according to the present invention is connected to a continuous cutter (or pelletizing apparatus) for continuous primary production or subsequent process equipment operated continuously. It can be installed and used for continuous mass production of spherical particles.
본 발명에 의한 구형화 장치는 구형화 과정에서 액체 성분을 함유하면서 점성이나 탄성을 지니고 있는 성형물이 구형화부를 이루는 상부판과 하부판의 표면에 쉽게 달라붙지 않아 윤활제나 이형제와 같은 별도의 공정조제로 사용하지 않고서도 구형입자 제조를 위한 습식 구형화가 가능하다.The spheronization apparatus according to the present invention is a separate process aid such as a lubricant or a release agent because the molding containing the liquid component in the process of spheronization and has a viscosity or elasticity does not easily adhere to the surface of the upper plate and the lower plate forming the sphere. Wet spheronization for the production of spherical particles is possible without using.
이와 같은 장점으로 인하여 본 발명에 의한 습식 구형화 장치에는 성형물과 접촉하는 상부판 또는 하부판의 표면에 공정조제를 필요한 만큼 지속적으로 공급하기 위한 별도의 보조 수단을 함께 설치하지 않아도 되므로, 장치가 복잡하지 않을 뿐만 아니라 제조된 구형입자에서 공정조제를 분리하여 제거하기 위한 별도의 후속공정도 필요로 하지 않는다.Due to this advantage, the wet spheronizing apparatus according to the present invention does not need to install a separate auxiliary means for continuously supplying the process aid as necessary to the surface of the upper plate or the lower plate in contact with the molding, the device is not complicated In addition, it does not require a separate subsequent process for separating and removing the process aid from the prepared spherical particles.
따라서, 본 발명은 구형입자 제조와 관련된 전체적인 제조공정을 최소한의 단위공정으로 간편하게 구성될 수 있게 하며, 장치 투자비 및 제조원가를 낮출 수 있게 하고, 장치의 운전 및 제어에 필요한 조업변수의 수도 최소화시켜 준다.Accordingly, the present invention enables the entire manufacturing process related to the manufacture of spherical particles to be easily configured with a minimum unit process, lowers the investment cost and manufacturing cost of the apparatus, and minimizes the number of operating variables required for the operation and control of the apparatus. .
한편, 구형입자에 불순물로 작용하여 구형입자 제품의 물성에 나쁜 영향을 미치는 공정조제 사용을 배제한 본 발명은 제조된 구형입자의 물리적, 화학적 성질을 우수하게 하며 포장, 건조 및 소성, 코팅, 열처리 등의 후속 공정 효율도 크게 증가시키는 효과가 있다.Meanwhile, the present invention excluding the use of process aids that act as impurities on the spherical particles and adversely affect the physical properties of the spherical particles product is excellent in the physical and chemical properties of the prepared spherical particles, packaging, drying and firing, coating, heat treatment, etc. Subsequent process efficiencies have a significant effect.
이 밖에도, 본 발명에 의한 구형화 장치는 성형물을 구성하는 미세입자나 첨가물질들의 물리적 또는 화학적인 특성과 조성 뿐만 아니라 제조되는 구형입자의 용도 및 물성을 고려하여 다양한 형태로 설계, 제작될 수 있고 운전조건의 최적화도 쉽게 이루어 질 수 있다.In addition, the spheronization apparatus according to the present invention can be designed and manufactured in various forms in consideration of the use and physical properties of the spherical particles to be manufactured as well as the physical and chemical properties and composition of the fine particles or additives constituting the molding. Optimization of operating conditions can also be made easily.
따라서, 본 발명에 의한 구형화 장치는 의약 및 농약, 식품, 세라믹, 화학, 수지, 건축, 반도체, 전기 및 전자, 화장품, 염료, 제지, 목재, 에너지, 환경 등 다양한 산업의 최종제품 또는 중간제품의 제조나 이러한 산업에 사용되는 원료나 공정용 소재의 제조에 다양하게 응용될 수 있는 장점을 지니고 있다.Therefore, the spheronization apparatus according to the present invention is a final product or intermediate product in various industries such as medicine and pesticide, food, ceramic, chemical, resin, construction, semiconductor, electric and electronic, cosmetic, dye, paper, wood, energy, environment, etc. It has the advantage that can be applied to various applications in the manufacture of raw materials or process materials used in the manufacture of these industries.
Claims (19)
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