KR100493747B1 - 혼합장치를구비하고조절이가능한전단작용을수반하는압출헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혼합 장치를 구비하고 조절이 가능한 전단 작용을 수반하는 압출 헤드에 관한 것으로, 그러한 압출 헤드는 중합체 용해물, 탄성 중합체 및 기타의 혼합이 가능한 점성 페이스트 재료의 형태로 공급되는 재료의 균질화, 혼합 및 전단에 적합하다. 공급되는 재료는 톱니바퀴(2)의 둘레로 흘러서 톱니바퀴(2)의 톱니 틈새와 톱니바퀴(1, 6)의 톱니 틈새를 충전시킨다. 재료는 회전 이동에 의해 톱니바퀴(1, 6)의 외측 구역으로 반환되고, 톱니바퀴(2)에 의해 축방향으로 압착되어 톱니바퀴(2)의 홈을 통해 유출 채널로 이송된다. 재료의 혼합, 균질화 및 전단은 톱니바퀴(1)의 구동에 의해 조절될 수 있고, 그에 따라 탄성 중합체에서는 높은 유출 온도가 얻어질 수 있다. 톱니바퀴(1, 2, 6)를 포함하는 압출 헤드는 필요한 경우에 온도 평형기를 구비할 수 있다.

Description

혼합 장치를 구비하고 조절이 가능한 전단 작용을 수반하는 압출 헤드

본 발명은, 선행하여 배치된 압출기로부터 공급되는 혼합물의 혼합, 균질화 및 온도 조절을 위한 압출 헤드에 관한 것이다. 혼합물 흐름은 상부 로터의 둘레로 흘러서 로터의 모든 톱니 틈새를 충전시킨다. 하측 로터는 미리 정해진 채널 중의 흐름에 의해 회전된다. 혼합물 흐름은 댐에 의해 제어된다. 하측 로터의 외측 영역으로 옮겨진 재료는 다시 혼합물 흐름으로 반송되어 분할된 상측 로터에 의해 축방향으로 외부 영역에서 중앙쪽으로 가압되고, 그 곳에서 공급 흐름 속에 혼입되어 다시 압출 헤드의 유출구 쪽으로 흐르게 된다. 전단 작용 및 혼합 효과는 로터의 기하학적 형상에 의해 미리 결정될 수 있다.

로터는 조절이 가능한 전단 작용을 하도록 구동되고, 그에 따라 혼합 효과를 매우 향상시킬 수 있고, 높은 전단 속도와 연계하여 유출 온도를 현저히 상승시켜 가황(加黃) 처리될 수 있다.

탄성 중합체에 대해 미리 정해진 온도를 실현시키기 위한 전단 작용을 수반하는 압출 헤드는 공지되어 사용되고 있다. 그러나, 그러한 공지의 전단 헤드에 의해서는 혼합 효과를 얻을 수 없다. 공지의 전단 헤드의 기술은 제조 비용이 매우 높고, 에너지 소모가 상대적으로 높다. 또한, 플라스틱 가공 업계에서는 플랜지를 매개로 하여 기어 펌프를 부착시킨 압출기 조합체가 좁은 허용 오차 범위에서 개체간 편차가 적은 균일한 최종 생성물을 얻는 데 사용되고 있다. 그 경우에도 혼합 효과는 얻을 수 없다.

또한, 간행물 DE 3024552 A1호는 용해물의 반출을 위해 개방된 대형 통 속에서 소제기에 접하여 다양한 원주 속도로 작동되는 시스템을 개시하고 있다.

간행물 DE 4114265 A1호는 플라스틱 입자 또는 조각의 용해를 위한 대형 통 속에 설치되어 분류 과정이 가능하도록 재료를 압출시키는 기어 시스템을 개시하고 있다.

간행물 DE 3426436 A1호는 서로 접한 채 맞물리는 시스템들의 조합체를 개시하고 있다.

현재 사용되고 있는 2단 펌프의 구성은 2회에 걸친 톱니 틈새로부터의 압착에 의해 처리 대상 재료의 양호한 가열을 실현하고, 그에 따라 후속되는 가열 시간을 절감시킨다.

전술된 시스템들은 명확한 혼합 과정을 생성할 수 없고, 제어가 가능한 마찰열도 생성할 수 없다.

본 발명에서는 다수의 실시예가 가능하다.

이하, 본 발명의 기본 사상을 2개의 실시예가 도시된 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 내측에 기어(1, 2)가 배치된 압출 헤드의 종단면도이고,

도 2는 기어(2, 6 또는 1)에 대해 반경 방향으로 취한 압출 헤드의 횡단면도이며,

도 3은 내측에 기어(2, 6)가 배치된 압출 헤드의 종단면도이고,

도 4는 각각 톱니가 형성된 2개의 축을 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적은 재료가 균질화되고 혼합된 상태로 미리 주어진 온도로 유출 노즐로부터 유출되도록 혼합 효과를 수반하는 압출기를 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.

혼합 장치를 구비하고 제어가 가능한 전단 작용을 수반하는 본 발명에 따른 압출 헤드에는 다음의 장점이 있다:

혼합 효과가 임의의 혼합물에 맞춰 조절될 수 있다.

전단 작용을 수반하고 압출 시에 마찰에 의한 열 부하가 없음으로 인해 세밀한 균질화가 이루어진다.

최적의 균질화에 의해 균일한 혼합물이 생성된다. 혼합이 곤란한 경우에도 압출 제품의 적합성이 현저히 개선된다.

탄성 중합체의 경우, 로터의 가변적 구동에 의해 예비 강화 처리를 실현시킬 수 있다.

압출기의 구조 길이가 단축될 수 있다.

에너지 비용 및 투자 비용이 절감된다.

도 1은 서로 상하로 배치되어 맞물린 채 하우징 속에 지지되는 기어(1, 2)를 도시하고 있다. 피동 기어(1)는 이중 헬리컬 기어를 구비한다. 피동 기어(2)는 중앙에 홈이 있는 이중 헬리컬 형태를 갖는다. 양 기어의 축 핀은 베어링(3)에서 지지된다. 측면의 하우징 덮개(9)에는 외측으로의 누출 유체 구멍(12)이 표시되어 있다.

도 2는 기어(2, 6 또는 1)의 중심을 가로지르는 반경 방향의 단면도를 도시하고 있다. 조절 나사(8)를 구비하는 댐(7)은 유출 채널(11) 내 재료 흐름을 제어한다.

도 3은 서로 상하로 배치되어 맞물린 채 하우징 속에 지지되는 2개의 기어(2, 6)를 도시하고 있다. 그 경우, 기어는 재료 흐름에 의해 자동적으로 회전된다.

도 4는 서로 맞물린 기어 축을 도시하고 있다. 기어(2)는 중앙에 홈이 있는 이중 헬리컬 기어 형태이고, 기어(1)는 중앙을 향해 감소하여 소멸하는 이중 헬리컬 기어 형태이다.

도 3의 압출 헤드의 경우, 기어(6)에 의해 반송된 재료와 기어(2)로부터 나온 재료는 축방향으로 중앙을 향해 압착되어 기어(2)의 홈을 통해 유출 채널(11)(도 2를 참조) 속으로 혼입된다.

기어(1, 2)로부터 나온 재료를 축방향으로 압착시킴으로써, 탄성 중합체와 같은 고점성의 재료인 경우에 마찰열을 생성하는 높은 유동 속도가 발생되고, 재료가 높은 온도로 압출 헤드로부터 압출된다.

도 1의 피동 시스템은 기어(1)의 가변적인 회전수에 의해 혼합 효과를 가변적으로 발생시킬 수 있고, 그에 따라 혼합 효과를 임의의 화합물에 맞춰 조절할 수 있다. 탄성 중합체와 같은 고점성의 재료의 경우, 축방향 유동 속도는 기어(1, 2) (도 1을 참조)의 톱니 틈새로 재료를 압착함으로써 마찰열이 발생되고, 그에 따라 예비 가황 처리가 행해지고 형상 안정적인 제품이 유출 채널(11)로부터 유출된다. 그와 같이 예비 가황 처리가 행해짐으로 인해, 후속 가황 장치를 보다 절감된 비용으로 설계할 수 있다.

<도면 부호의 설명>

1 : 이중 헬리컬 기어를 갖는 피동 기어

2 : 중앙에 홈이 있는 이중 헬리컬 기어 형태의 피동 기어

3 : 베어링

4 : 수납 하우징

5 : 래버린스 베어링

6 : 이중 헬리컬 기어

7 : 조절이 가능한 재료 댐

8 : 재료 댐의 조절 나사

9 : 측면 하우징 덮개

10 : 원추형 유입부

11 : 유출 채널

12 : 누출 유체 구멍

Claims (7)

1. 압출기 또는 기타의 압출 장치에 후속하여 접속되고, 혼합 장치를 구비하며, 서로 상하로 배치되어 맞물리는 2개의 피동 기어를 구비하고, 제어가 가능한 전단 작용을 수반하는, 중합체 용해물, 탄성 중합체 및 기타의 혼합이 가능한 점성 재료와 같은 공급 재료의 가소화, 균질화, 혼합 및 전단을 위한 압출 헤드에 있어서,

   처리 대상 재료는 톱니 틈새로부터 기어의 중앙 쪽으로 가압되어, 상측 기어(2)의 환형 홈 내의 새로이 도달되는 재료 흐름 중으로 그리고 유출 채널(11) 속으로 가압되고, 유출 채널(11)은 하측 기어(6 또는 1)의 약 1/3을 둘러싸며, 유출 채널(11)로부터 기어(2, 6 또는 1)의 회전수에 따라서 변화하는 소정 양의 처리 대상 재료가 하측 기어(6 또는 1)에 의해 혼합물 흐름 중으로 반송되는 것을 특징으로 하는 압출 헤드.
2. 제1항에 있어서, 유출 채널(11)에는 재료의 댐(7)을 형성하여 유출 채널로의 재료의 흐름을 제어하는 조절 나사(8)가 구비되는 것을 특징으로 하는 압출 헤드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상측 기어(2)의 환형 홈의 폭은 유출 채널(11)의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 압출 헤드.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하측 기어(1)는, 마찰에 의해 유출 온도에 영향을 미쳐서 유출 채널(11) 속에서 처리 대상 재료의 예비 가황 처리를 행할 수 있도록 외부로부터 구동되는 것을 특징으로 하는 압출 헤드.
5. 제4항에 있어서, 하측 기어(1)는 가변적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 압출 헤드.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하측 기어(6 또는 1)는 불연속적인 이중 헬리컬 기어를 구비하고, 상측 기어(2)는 중앙에 환형 홈을 갖는 이중 헬리컬 기어 형태인 것을 것을 특징으로 하는 압출 헤드.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기어 베어링(3)은 재료에 의해 윤활되고, 덮개판(9)에는 재료를 반출하거나 재료 흐름 중으로 반송하는 누출 유체 구멍(12)이 마련되는 것을 특징으로 하는 압출 헤드.