KR100731218B1 - 압출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 압출 가능한 형상의 조성물이 적어도 하나의 오리피스를 포함하는 다이를 통해 압출되는, 소모품의 성형 물품을 제조하기 위한 공정으로서, 적어도 하나의 오리피스를 통한 유동을 위한 단면적이 상기 압출이 일어나는 시간 중 적어도 일부분 동안 연속적으로 변화되어 길이의 적어도 일부분을 따라 단면적이 변화하는 압출물이 얻어지는 공정이 제공된다. 또한 전술한 공정을 실행하기에 적절한 장치가 제공된다.
Figure 112002015801898-pct00001
오리피스, 다이, 압출물, 바아, 실린더

Description

압출 장치{EXTRUDING APPARATUS}
본 발명은 소성 재료로부터 성형 물품을 형성하기 위한 압출 공정 및 장치에 관한 것이다. 특히, 성형 세제 바아(detergent bar)를 형성하기 위한 공정 및 장치에 관한 것이다.
세제 바아를 제조하는 종래 방법은 압출["플로딩(plodding)"] 및 스탬핑 후에 밀링 가공하는 것이다. 이러한 공정에서, 바아의 모든 구성 성분을 포함하는 예비 성형된 구성 성분은 연속적인 "로드(rod)"를 형성하도록 전형적으로 플로드, 즉 아이플레이트(eye-plate)를 관통하여 압출되고, 연속 로드는 통상 "빌릿(billet)"으로 일컬어지는 미리 정해진 길이의 더욱 작은 단편으로 절단된다. 그후 이들 빌릿들은 스템퍼(stamper)에 공급되거나, 다르게는 저가의 비누질이 아닌 세제(NSD) 바아 제품 내에서 하나 이상의 표면 상에 각인만을 남긴다. 이러한 엠보싱 또는 각인은 가열 및 가압되는 바아 표면과 동일한 치수의 다이 또는 롤러 형태의 다이를 사용하여 달성될 수 있다.
다이를 사용하는 세제 바아의 스탬핑은 바아의 표면의 적어도 일부에 로고 또는 상표 등과 같은 디자인을 각인하도록 그리고/또는 바아에 재생 가능한 형상 및 매끄러운 표면을 공급하도록 실행된다. 스템퍼는 전형적으로 스탬핑 공정동안 각각 빌릿과 접촉하는 표면을 갖는 2개의 반부로 형성된 다이를 구비한다. 이 표면들은 미리 정해진 분리 거리만큼 밀폐됨으로써, 바아가 최종 형상 및 외형을 갖도록 하는 다이 반부 사이의 빌릿을 압축한 후 분리된다. 다이 반구가 밀폐됨에 따라 초과 구성 성분이 압착되어 외부로 나온다. 이것을 통상 "플래시(flash)"라 부른다. 이러한 플래시는 이후에 바아를 "플래시 제거 플레이트(deflashing plate)" 내의 구멍을 통과시킴으로써 비누 바아로부터 제거된다. 플래시는 빌릿 재료의 40% 이상일 수 있고 일반적으로 밀링 단계에서 다시 재활용된다.
스템퍼 다이에 의해 세제 빌릿 상에 가해지는 압력은 전형적으로 로고의 단일 엠보싱에 사용되는 압력보다 더 높다. 스탬핑 공정에서 발생되는 2가지 통상적인 문제점은 다이로부터 바아 해제의 어려움과 다이 블로킹(die-blocking)이다. 다이 블로킹에서, 다이 상에 남아 있는 소량의 잔류 세제는 계속 사용되는 동안 한군데 모이게 되어, 바아 표면 상에 미관상 결함을 초래한다. 다이 블로킹은 다이 표면으로부터 바아가 해제되기 어렵거나 해제되지 않도록 할 수도 있다.
스탬핑에 의해 생산될 수 있는 제품의 범위는 제한된다. 스템프되기 위해서 빌릿은 쉽게 운반되고 스템퍼에 공급될 수 있도록 사실상 "고체" 상태이어야 하지만 스탬핑 공정으로 변형되도록 충분히 소성이어야 한다. 특히, 세제 구성 성분이 너무 부드럽거나 점착성이 있을 필요는 없다. 그러나, 스탬핑 공정 자체는 재활용 플래시 형태의 세제 구성 성분이 반복된 작업 및 변형에 노출됨에 따라 보다 더 부드럽고 점착성이 있는 재료로 되는 경향이 있다.
스탬핑은 또한 바아 종료 라인의 속도에 대한 제한 인자일 수 있다. 이것은 스탬핑 공정 및 다이 블로킹을 사용할 때 발생하는 복합적인 취급 곤란으로 인한 것이다. 취급 곤란은 빌릿의 준비, 스템퍼로의 운반 및 공급과 필히 연관된 여러 단계와, 스탬핑 단계와 플래시 제거 단계를 포함한다.
많은 스탬핑 장치들은 형성된 바아를 분리하는 것을 돕는 일종의 분리 수단을 포함하지만, 다이 블로킹 및 곤란한 다이 해제의 문제들에 대한 다수의 다른 해결책들이 제안되고 있다. 이러한 해결책들은 모두 스탬핑 장치의 개조에 초점을 맞추고 있다. 스탬핑과 관련된 문제들을 감소시키거나 전체 스탬핑 공정이 필요없는 공정 및 장치가 여전히 요구된다.
조성물이 다이를 통과함에 따라 단면적이 변동되어 바아에 적절한 형상을 전가하는 오리피스를 내장한 압출기 다이를 통해 세제 조성물이 압출되면, 스탬핑과 관련된 문제점들과, 특히 과도한 플래시 재료의 생성 및 반복된 재가공과 다이 블로킹에 관련된 문제점들이 현저하게 감소될 수 있다는 것이 발견되었다. 실제로, 이러한 공정을 이용함으로써 압출 및 스탬핑 공정에서 스탬핑 단계가 필요없을 수 있다는 사실이 발견되었다.
압출물을 성형하는 압출 노즐의 하류에 작용하는 가동 공구에 의해서 플라스틱 도어 시일 또는 웨더 스트립과 같은 몰딩 튜브형 물품을 성형하는 것이 공지되어 있다. 이는 US-A-5 162 090, EP-A-0 081 093 및 GB-A-2 206 839에 설명되어 있다.
GB-A-2 282 099에 개시되어 있는 바와 같이, 자동차용 압출 호스는 압출 튜 브에 작용하는 가동 오브듀레이터(obdurator)에 의해서 변동되는 직경을 가질 수도 있다.
US-A-3 134 832에 개시되어 있는 바와 같이, 탄성 변형 가능한 노즐에 의해서 압출 열가소성플라스틱 물품의 단면을 성형하는 것이 공지되어 있다. 식품에 적용할 수 있는 유사한 개념이 US-A-3 840 311에 공지되어 있다. 변동 가능한 조리개 다이어프램(iris diaphragms)이 GB-A-1 149 423에 개시되어 있다. 여기서, 압출된 물품은 내부에 분산된 미세 분할 금속 입자를 갖는 치유 가능한 플라스틱 재료로 된 원통형 작업 편이다.
제1 태양에서, 본 발명은 압출 가능한 형태의 조성물이 적어도 하나의 오리피스를 포함한 다이를 통해 압출되는 소모품인 성형 제품의 생산을 위한 공정으로서, 상기 적어도 하나의 오리피스를 통한 유동에 대한 단면적이 상기 압출이 일어나는 시간 중 적어도 일부의 시간 동안 연속적으로 변동되어서, 단면적이 길이 중 적어도 일부를 따라 변동되는 압출물이 얻어지는 것을 특징으로 하는 소모품의 성형 제품의 생산을 위한 공정을 제공한다.
제2 태양에서, 성형 제품을 형성하기 위한 압출 장치는 사용중 단면적이 변동될 수도 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함한 압출기 다이와, 적어도 하나의 오리피스를 통해 조성물을 압출하도록 압출 가능한 형태로 된 조성물에 압력을 인가하기 위한 수단과, 상기 압출이 일어나는 시간 중 적어도 일부의 시간 동안 오리피스로 공급되는 조성물의 체적 유량을 연속적으로 변동시키는 수단을 포함한다.
제3 태양에서, 본 발명은 본 발명의 공정에 의해 얻을 수 있는 세제 바아와 같은 소모품을 제공한다.
달리 특정하지 않는다면, 이후 참조하려는 다이는 압출기 다이로 이해하기로 한다. 압출기 다이는 재료가 압출되는 다이로서, 이 다이는 압출물에 형상을 전한다. 명백하게는, 압출기 다이는 스탬핑 다이를 포함하지 않는다.
(압력을 인가하기 위한 수단)
본 발명의 압출 공정에서, 조성물을 다이 오리피스를 통해 밀어내도록 압출될 조성물에 압력을 인가하기 위한 수단이 필요하다.
본 발명의 압출 공정에서, 조성물에 압력을 인가하기 위한 수단은 조성물을 내장하고, 오리피스를 포함한 다이를 통해 조성물을 밀어내도록, 즉 조성물을 압출하도록 조성물에 압력을 인가할 수 있는 임의의 장치일 수 있다.
적어도 압출 주기의 일부 동안, 체적 유량의 연속적인 변동에 대한 본원 명세서의 기준은 유량에 있어서의 급격한 변화 또는 단차식 변화에 반대되는 것으로서 점진적인 (진행하는) 증가 및/또는 감소를 말한다. 그러나, 하나 이상의 이러한 급격한 변화는 연속적인 변동에 부가하여 채용될 수도 있다.
변동은 예를 들어 펌핑율을 변동시킴으로써, 예를 들어 펌핑 수단의 제어에 의해 수행될 수도 있다. 변동은 예를 들어 압출물이 내부 체적이 변동되는 챔버를 통과하게 함으로써 또한 수행될 수도 있다. 이 체적 변동은 전형적으로는 챔버의 길이가 변동될 수 있는 두 개 이상의 튜브형 부재의 삽통식 배열을 구비함으로써 수행될 수 있다. 챔버의 내부와 연통하는 피스톤/실린더 장치가 또한 채용될 수도 있고, 또는 외부 유체 압력에 의해 변형될 수 있는 탄성 칼라가 챔버의 내부 체적을 변동시키는데 또한 사용될 수 있다.
이러한 관점에서, 본 발명은 종래의 세제 바아 제조 장비를 사용할 수 있다. 압출에 의해 성형 세제 바아를 제조하기 위한 종래 방법은 밀링, 압출 및 스탬핑을 포함한다.
밀링 공정의 기능은 조성물을 균질하게 하고 이를 전단 가공하는 것인데, 그 원 재료는 필요한 균질도 및 상 구조를 생성하도록 느슨한 조합물, 칩 또는 플레이크(flake)의 형태일 수도 있다. 밀링은 또한 세제 조성물로부터 임의의 모래와 같은 입자를 "제거(remove)"하는데 사용될 수도 있다. 밀링 후, 균질하게 가공된 형태의 세제 조성물은 압출 장치로 공급되거나, 또는 중간물로서 저장되거나 또는 압출 장치로 공급되는 펠릿 또는 누들로 형성된다. "정제 장치(refiner)"라 불리는 밀링 단계가 종종 실행된다.
압출 공정의 기능은 요구되는 단면의 바아 또는 빌릿에 조성물을 형성하여, 그 후에 요구되는 형태로 스탬핑 가공할 수 있다는 것이다. 이러한 기능을 수행하는 압출 장치는 종종 "단일 플로더(simple plodder)"로 언급된다.
밀링과 플로딩 모두에 사용되는 가장 일반적인 형태의 장치는 스크루 압출기이다. 실제로, 동일한 스크루 압출기가 두 기능 모두를 수행할 수 있다.
스크루 압출기의 가장 간단한 형태는 단일 스크루를 갖는다. 균질화되고 가동된 형태 또는 성긴 조직의 형태인 공급 스톡, 칩, 펠릿, 누들 또는 (재활용된) 바아가 일반적으로 호퍼를 통하여 압출기 배럴 내로 공급되어 압출기 웜(스크루)과 배럴 사이의 원형 간극을 채운다. 통상의 실시에서, 배럴은 고정되어 있고 웜은 배럴의 내부에서 회전한다. 마찰/점성 항력은 배럴과 웜 표면 모두에 존재하는 재료 상에서 작용한다. 합력은 토출 단부를 향한 회전 볼트 상의 고정 너트와 같은 처리된 질량의 전방 수송의 원인이 된다. 토출 단부에서, 압출기는 처리된 덩어리가 가압되는 천공된 판을 가질 수 있다. 이는 일반적으로 "누들러(noodler)" 판으로 공지되어 있다. 처리된 질량은 천공된 판으로부터의 로드/리본/시트의 형태로 나타난다.
중간 저장을 위해 잘게 잘린 누들 또는 펠릿을 생성하거나 연속적인 공정 단계에 대해 공급하려 한다면, 적절한 커터가 작은 조각으로 압출물을 잘게 자르기 위해 토출 단부에 제공된다. 혼합된 덩어리를 빌릿 또는 바아로 형성하려 한다면, 종래의 공정에서 콘 및 아이플레이트가 압출기의 토출 단부에 제공되며, 선택적으로는 천공판이 제공된다. 압출기는 스탬핑을 위해 빌릿으로 절단되는 연속적인 로드를 생성하도록 이러한 단부에 맞춰지는 혼합 덩어리를 가압한다. 천공판, 콘 및 아이플레이트의 설계는 적용에 따라 매우 신중하게 결정한다.
복식 또는 이중 웜 플로더로 명명되는 기계는 평행하고 맞물리지 않으며 각각의 배럴에 대해 수직으로 장착되는 두 개의 웜(또는 스크루)을 갖는다. 웜은 동일하게 회전할 수 있지만, 일반적으로 반대로 회전한다. 맞물림 역방향 및 동일 방향 회전의 이중 스크루 압출기는 또한 비누/세제 덩어리 공정으로 공지되어 있다. 단일 웜 플로더 내에 직면하는 것과 유사한 맞물림 없는 복식 플로더 항력은 처리된 질량 상에 작용하여 동일한 전방 방향으로 가압한다. 맞물려진 이중 스크 루 압출기의 경우에, 이러한 공정은 두 개의 스크루의 맞물림에 의해 조력하게 된다.
따라서, 본 발명은 예컨대 유동을 위한 단면 영역이 사용에 따라 변화할 수 있는 오리피스를 포함하는 압출기 다이와 함께 압출기의 토출 단부에 아이플레이트를 교체함으로써 적절하게 수정하여 종래의 세제 바아 생산 기구를 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시에서, 압출 공정에서의 가압 수단 및 장치는 스크루 압출기, 바람직하게는 이중 스크루 압출기를 포함한다.
세제 조성물에 압력을 인가하기에 알맞은 다른 적절한 형태의 장치는 예컨대 종래의 스크루 압출기에 추가하여 피스톤 펌프, 기어 펌프 및 로브 펌프형 배열과 같은 정변위 펌프형 배열을 포함한다.
본 발명의 공정 및 장치에서 가장 바람직한 압력 인가 수단은 예컨대 단일 램 압출기와 같은 정변위 펌프이다. 램 압출기는 통상 세제 조성물을 위한 저장조 또는 배럴, 저장조 내에서 재료로 압력을 인가하기 위한 플런저 및 세제 조성물이 구동되는 출구를 포함한다.
양호한 다른 실시예에서, 압력 인가 수단은 토출 단부에서 콘을 포함하며, 선택적으로는 천공판에 의해 선행된다.
종래의 세제 바아 제조 기구는 또한 세제 재료를 분리된 압력 인가 수단으로 공급하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 바람직한 실시예에서, 바람직하게는 누들 또는 펠릿의 형태인 세제 재료는 스크루 압출기로부터 정변위 펌프로 공급된다.
(압출기 다이)
본 발명에 따라 사용되는 압출기 다이는 유동을 위해 그 단면 영역이 압출 유동을 따라 변화될 수 있는 적어도 하나의 오리피스를 갖도록 한정된다.
다이는 적어도 하나의 오리피스가 변화 가능한 형태인 한, 하나 이상의 오리피스를 가질 수 있다. 하나 이상의 오리피스가 있다면, 모든 오리피스가 변화 가능한 형태인 것이 바람직하다.
또한, 다이가 하나 이상의 오리피스를 포함한다면, 모든 오리피스가 대체로 동일한 판 내에 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 오리피스는 통상 중첩양이 유동을 위한 단면 영역을 결정하는 인접 평행부의 중첩에 의해 결정될 수 있다. 그러한 부분은 대체로 동일한 판 내에 있다고 고려된다.
하나 이상의 변화 가능한 오리피스를 포함하는 다이에서, 변화 가능한 오리피스의 단면 영역은 단면 영역의 합이 대체로 전체 다이를 지나는 세제 조성물과 일정하게 존재하도록 공동 작용할 수 있다.
그러한 다이는 그의 체적이 압출 방향에 대해 오리피스에 선행하는 다이의 섹션에서 압출 공정 중에 증가하거나 감소할 수 있도록 설계될 수 있다. 예컨대, 다이는 다이의 일부에서 삽통되는 설계일 수 있다. 다른 다이의 설계가 숙련자에 의해 사용될 수 있다.
양호한 실시예에서 적어도 다이 부분의 온도는 압출 공정 중에 제어된다. 이것은 오리피스 온도 제어를 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있다. 이것은 압출물의 표면 마감을 개선한다. 가열은 다이로부터의 압출물이 사실상 최종 바아 형 태 즉, 후속 공정 단계가 적거나 없을 때 특히 양호하다. 가열을 위한 적절한 수단은 본 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
(가변형 오리피스)
가변형 오리피스의 "단면적"은 세제 조성물이 압출되고 압출물에 형상을 전가하는 오리피스에 의해 한정되는 단면적으로 정의된다.
오리피스는 그 단면적이 압출 공정 중에 변경될 수 있는 구조이어야 한다. 양호하게는, 압출물과 닿는 표면(들)은 비교적 날카롭거나, 칼날 같은 표면이거나, 적어도 무딘 프리즘이거나 경사면을 이룬다.
일 실시예에서, 오리피스는 외부 압력이 가해져서 적어도 부분적으로 변형될 수 있는 재료로 구성되어 그 단면적이 변한다. 적절한 변형 재료는 고무 및 다른 합성 고무를 포함한다.
다른 실시예에서, 오리피스는 단면을 한정하는 적어도 2개의 부분으로 구성되고, 적어도 한 부분은 다른 부분에 상대적으로 이동될 수 있어서 그 단면적을 변경시킬 수 있다.
양호한 실시예에서, 오리피스는 조리개 다이어프램 구조 즉, 겹치는 부분의 조절 가능한 다이어프램을 포함하는데, 그 중 적어도 2부분은 상호 상대적으로 이동할 수 있어서 그 단면적을 변경시킬 수 있다.
그 단면적을 변경시키기 위한 오리피스의 이동 또는 변형은 임의의 적합한 장치를 사용하여 달성될 수 있다. 예컨대, 적합한 장치의 캠 또는 유압 구동 피스톤이 오리피스를 변경하는 데 사용될 수 있다.
오리피스의 단면적은 조성물이 통과하여 흐르면서 변경될 수 있으므로, 압출물의 단면적 또한 변경될 수 있다. 따라서, 오리피스의 단면적을 제어된 방식으로 변경하여, 형상화된 압출물을 얻을 수 있다.
양호하게는, 임의의 가변 오리피스를 통한 유동을 위한 단면적은 순환적 방법으로 변할 수 있으므로, 규칙적으로 반복하는 모양의 압출물이 형성될 수 있다. 보다 양호하게는, 임의의 가변 오리피스를 통한 유동을 위한 단면적은 순환적 방법으로 변할 수 있으므로, 압출물은 사실상 최종 바아 형태 즉, 후속 공정 단계가 적거나 없다. 압출물은 오리피스의 적절한 수축 또는 별도의 절단 공정에 의해 개별 바아 또는 토막으로 절단될 수 있다. 원한다면, 로고가 바아 상에 각인될 수 있다. 로고로 바아를 마킹하는 데 필요한 힘은 종래의 스탬핑에 필요한 힘보다 훨씬 적어서, 종래의 스탬핑이 필요없다는 장점이 있다.
이와 달리, 압출물은 더 가공될 수 있다. 예컨대, 성형된 압출물은 바아의 형상을 마감하기 위해 종래 방법으로 로고가 마킹되거나 및/또는 스탬핑될 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 부분적으로 예비 성형된 압출물의 공정은 스탬핑 단계를 채용할 때 현저한 장점을 부여한다. 스탬핑은 다이 반부들에서 그들이 폐쇄될 때 초과 조성물을 밀어내는 단계를 포함한다. 바아가 이미 부분적으로 성형되었다면, 초과량 즉, 플래시 재료는 감소되고 스탬핑 단계에 필요한 압축력은 감소된다. 플래시 재료량의 감소는 더 작은 재료가 재순환되고 재가공된다는 것을 의미한다. 따라서, 조성물이 과도하게 연화되거나 점착성 있게 되는 문제점이 크게 완화될 수 있다.
(압출 공정)
압출기 다이로 들어가는 재료의 체적 유량 즉, 압력 인가 수단에 의해 다이에 공급되는 재료의 체적 유량은 이후에 1차 체적 유량으로 지칭된다.
오리피스 또는 오리피스들을 통과하는 재료의 체적 유량은 이후에 2차 체적 유량으로 지칭된다.
본 발명의 공정에서, 1차 체적 유량이 사실상 일정하게 유지되는 것이 매우 바람직하다. 이러한 관점에서, 램과 같은 정변위 장치가 본 발명에 매우 적합하다.
본 발명의 공정에서, 2차 체적 유량이 압출 공정 중에 변하는 것이 바람직하다.
압출 압력 즉, 다이 입구에서의 압력에서의 변동은 압출 공정 전반에 걸쳐 최소화되는 것이 역시 바람직하다.
다이의 체적은 전술된 바와 같이 증가 및 감소할 수 있다. 이는 2차 체적 유량이 변하는 반면 1차 체적 유량은 거의 일정하게 유지시키는 것과 관련하여 특히 유용하다. 더욱이, 공정 동안 압출 압력의 변동을 최소화하는데 이용될 수 있다.
하나 이상의 가변 오리피스를 가지는 다이에서, 가변 오리피스의 단면적은 단면적들의 합이 다이를 통과하는 세제 합성물에 따라 거의 일정하게 유지되도록 조정될 수 있다. 이것은 또한 압출 압력의 변동을 줄이도록 조력한다.
유동을 위한 총 단면적이 압출 공정 중 변하면, 오리피스 또는 오리피스들을 통한 유동에 대한 총 단면적 및 2차 체적 유량은 서로에 대해 제어되어, 특히 오리피스 또는 오리피스들을 통한 유동에 대한 면적이 "영(0)"으로 될 때 압출 압력의 편차가 최소화되고 초과 압력이 압출기 다이(die)에서 생성되지 않는 것이 바람직하다.
(소모품)
본 발명에 따른 공정 및 장치는 플라스틱 성형물과 같은 반영구적 제품과 달리 소모품의 형성 품목의 제작을 가능케 한다.
소모품은 제약 합성물 뿐만 아니라 음식물, 가정 또는 개인 청소(cleaning)용 합성물, 개인 세척(washing) 또는 위생용 합성물, 화장품을 포함한다.
(ⅰ) 세제 바아
"세제 바아"는 비누, 합성 세제 또는 그 혼합물을 포함하는 표면 활성제의 수준이, 바아에 기초하여 적어도 5 중량%, 보다 양호하게는 적어도 10 중량%인 테블릿(tablet), 케익(cake) 또는 바아를 의미한다.
세제 합성물
당업자에게는 명백하겠지만, 본 발명의 압출 공정은 압출물이 대략 "고체"이지만 압출 가능한 형태일 것이 요구된다.
그럼에도 불구하고, 본 발명의 공정은 종래의 밀링, 플로딩 및 스탬핑 공정을 이용함으로써 가능한 것보다 더 넓은 범위의 성형품이 성형 세제 바아로 형성되는 것을 가능하게 한다.
(ⅱ) 다른 응용
본 발명이 주로 성형 세제 합성물의 생산에 관련되지만, 본 발명의 공정 및 장치는 다른 유형의 소모품의 성형 물품의 제작에도 사용될 수 있다. 이것은 특히 압출 공정 및/또는 스탬핑 공정이 제작 공정에서 널리 채용되거나 또는 초기 합성물이 압출에 적절한 플라스틱 형태로 존재하는 경우이다. 적절한 응용예는, 예를 들면, 과자를 포함하여, 다양한 식품의 제작을 포함한다.
본 발명은 단지 예로서, 이하 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도1a 내지 도1c은 탄성중합체로 형성된 가변형 오리피스를 포함하는, 본 발명의 공정에 사용되는 압출기 다이를 도시한다.
도2a 내지 도2c는 두 개의 부품으로 구성된 오리피스를 포함하고 체적이 조절될 수 있는, 본 발명의 공정에 사용되는 다른 압출기 다이를 도시한다.
도3a 내지 도3c은 두 개의 오리피스를 포함하는, 본 발명의 공정에 사용되는 다른 압출기 다이를 도시한다.
도4a 내지 도4b는 가변형 오리피스가 두 개 이상의 회전 디스크에서 중첩된 개구로부터 형성된, 본 발명의 공정에 사용되는 다른 압출기 다이를 도시한다.
도5a 내지 도5b는 평행한 회전 축을 구비하는 두 개 이상의 실린더가 압출 방향에 수직인 축 상에서 회전되는, 본 발명의 공정에 사용되는 다른 압출기 다이를 도시한다.
도6은 본 발명의 공정에 사용하기 위한 압출 헤드 및 가변형 단면 다이이며, 체적 유량이 피스톤을 사용하여 제어되는 실시예를 도시한다.
도7은 도6의 압출 헤드의 다른 실시예이며, 체적 유량이 튜브형 부재의 삽통식 운동(telescopic motion)을 통해 제어되는 실시예를 도시한다.
도8은 도6의 압출 헤드의 다른 실시예이며, 체적 유량이 피스톤 제어되는 실시예를 도시한다.
도9는 도6의 압출 헤드의 다른 실시예이며, 체적 유량이 공기압을 사용하여 제어되는 실시예를 도시한다.
도1a 내지 도1c은 탄성중합체 재료로 형성된 가변형 오리피스를 포함하는 압출기 다이를 도시한다. 도1a는 다이의 단부도이고, 도1b 및 도1c는 동일한 다이의 단면도이고, 도1c에서 오리피스 개구부는 감소되어 있다. 압출 방향은 (X)로 도시된다. 오리피스는 금속 지지부(3) 안에 둘러싸인 탄성중합체와 같은 가변형 재료(1)로 만들어진 링을 포함한다. 링은 개구(5)를 통해 가압 유체를 가함으로써 팽창된다. 링의 외부 표면은 다이 압출기의 금속에 의해 제한되기 때문에, 이것은 링 내부의 오리피스 개구의 크기를 감소시킨다.
도2a 내지 도2c는 두 개의 이동 부품에 의해 한정되는 오리피스를 포함하는 압출기 다이를 도시한다. 도2a는 내부 실린더(7) 및 외부 실린더(9)로 구성된 다이의 단면도이며, 내부 실린더는 (X)로 도시되는 압출 방향을 따라, 화살표 (N)으로 도시되는 외부 실린더의 내부 또는 외부로 활주될 수 있어, 다이 체적이 증가되거나 또는 감소될 수 있게 한다. 상술된 내용으로부터 이해되는 바와 같이, 이와 같은 이동은 다이 내부의 재료의 축적을 위한 수단을 제공함으로써 1차 및 2차 체적 유량의 순간적인 변동 및 차이를 수용한다. 도2b 및 도2c는 오리피스 개구 영역(11)이 두 개의 각각의 활주 판(13, 15)에 의해 한정되고 제어되는 다이의 단부도를 도시한다. 이러한 판들은 서로 교차하도록 설계되어 완전히 폐쇄될 수 있는데 이는 결과적으로 압출물을 제 각각의 바아로 분리하게 된다. 두 개의 운동의 타이밍, 즉 오리피스 영역의 변화 및 실린더의 축방향 활주는 바아의 원하는 3차원 형상을 생산하고 오리피스 영역이 "영(0)"일 때 초과 압력을 생성하지 않도록 조화된다. 상기 후자의 위치에서 실린더의 외향 이동은 압출기의 체적 처리량에 일치하게 된다.
도3a 내지 도3c은 한 쌍의 가변형 오리피스를 구비하는 압출기 다이 구조를 도시한다. 도3a는 오리피스를 한정하는 두 개의 부품을 도시한다. 상기 두 개의 부품은 개방 영역(19)을 갖는 메인 단부 판(17)과 활주 중심 판(21)을 포함한다. 중심 판(21)이 단부 판(17)을 가로질러 왕복 운동할 때, 제1 오리피스의 개구는 감소되고 한편 제2 오리피스의 개구는 증가된다. 따라서 유동을 위한 총 단면적은 일정하거나 거의 일정하게 유지된다. 도3b는 도3c에 도시된 세 개의 슬라이더 위치 각각에 대해 생성된 압출물 단면을 도시한다.
도4a 내지 도4b는 가변형 오리피스가 각각의 회전 디스크(29, 31, 33) 내에 중첩 개구(23, 25, 27)로부터 형성되는 구조를 도시한다. 도4a는 단부도이다. 도4b는 단면도이다. 돌출하는 방향은 (X)로 표시된다.
도5a 내지 도5b는 평행한 회전 축들을 구비한 2개 이상의 휠 또는 실린더(35, 37)가 압출물의 유동과 함께 또는 이에 대항하여, 또는 이 둘을 조합하여, (X)로 표시된 노즐(39)로부터의 압출 방향에 수직인 축들 상에서 회전되는 구조를 도시한다. 도5a는 측단면도이다. 도5b는 단부 단면도이다. 실린더의 에지는 휠들 사이의 각각의 갭(41, 43)이 휠의 회전으로 인해 개구 영역이 변경되는 오리피스(45)[또는, 실린더를 따라 축방향으로 이격된 복수의 오리피스]를 형성하도록 하는 3차원 형상으로 윤곽이 형성된다. 다이 압출기의 이러한 구조의 장점은 로고가 바아 내로 직접 합체될 수 있는 것이다. 또한 압출물의 표면이 냉각 또는 가열될 수 있다.
이 구조의 양호한 실시예에서, 휠/실린더는 그 표면이 휠/실린더에 의해 형성된 오리피스(들)을 통해 압출물이 유동하기 위한 단면적이 대응하여 증가하고 감소하도록 하는 압출물의 유동 방향으로 그리고 그에 반대하여 교대로 이동하도록 회전된다. 휠 또는 실린더의 속도는 닙 위치에서의 휠의 형성 표면에 인접한 세제의 속도가 유동 방향으로의 그 지점에서의 휠 속도보다 크거나 동등하도록 제어된다. 즉, 휠은 그를 통한 압출물 유동에 의해 닦인다.
도6에 도시된 바와 같이, 기본 압출 헤드(47)는 가변형 단면 다이 오리피스(49)에 부착된다. 이 다이는 개구(51)를 포함하며, 그의 단면은 화살표 방향으로 이동하는 활주판(53, 55)에 의해 변화된다. 활주판은 압출물 상에 충돌하는 각각의 "나이프" 에지(57, 59)를 갖는다.
도시된 바와 같이, 오리피스(49)의 개구(51)는 제1 튜브형 부재(63)의 제1 챔버(61)와 연통한다. 이어서 이 제1 부재의 제1 챔버(61)는 제1 튜브형 부재(63)와 견고하게 연결된 제2 튜브형 부재(65)의 제2 챔버(64)와 연통한다. 이어서 제2 챔버는 실린더(69)의 내측(67)과 연통하며, 피스톤(71)은 (도시되지 않은) 압출물을 펌핑하기 위해 활주 가능하게 (화살표로 표시된 방향으로) 결합된다.
오리피스(49)로 송출되는 압출물의 체적 유량을 변화시키는 다양한 다른 방법이 이제 설명될 것이다.
먼저, 도6에 도시된 바와 같이, 체적 유량은 피스톤(71)의 행정 속도를 변경하고 화살표(72)로써 표시된 바와 같이 왕복 운동하게 함으로써 변경될 수 있다.
도7에 도시된 바와 같이, 체적 유량은 제1 튜브형 부재(63)와 제2 튜브형 부재(65) 사이의 상대적인 삽통식 운동(화살표 73)에 의해 변경될 수 있다.
도8에 도시된 바와 같이, 체적 유량은 또한 제1 튜브형 부재(63)의 제1 챔버(61)와 연통하는 활주 실린더(77) 내에서 활주하는 피스톤(75)의 작동(화살표 로 나타낸 피스톤 운동)에 의해 변화될 수 있다.
다른 변경예가 도9에 도시된다. 환형 홈(79)은 제1 튜브형 부재(61)의 벽에 형성된다. 탄성 환형 부재(81)는 이 홈을 밀봉하지만, 제1 챔버(61) 내로 연장하는 정도는 공압 라인(83)으로부터 가해진 공기압에 의해 변경된다.

Claims (20)

  1. 성형 물품을 형성하기 위한 압출 장치에 있어서,
    사용 중에 단면적이 변화될 수 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함하는 압출기 다이와,
    적어도 하나의 오리피스를 통해 조성물을 압출하기 위하여 압출 가능한 형상의 조성물에 압력을 가하기 위한 수단과,
    상기 압출이 일어나는 시간 중 적어도 일정 시간 동안 오리피스에 공급되는 조성물의 체적 유량을 연속적으로 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 오리피스는 적어도 일부에서 탄성 변형 가능한 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  5. 제1항에 있어서, 오리피스는 그 단면적을 형성하는 적어도 두 개의 부분으로 구성되고, 적어도 하나의 부분은 단면적을 변화시키도록 다른 하나에 대하여 이동되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  6. 제5항에 있어서, 오리피스는 조리개 다이어프램 구성인 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  7. 제5항에 있어서, 오리피스는 적어도 두 개의 인접한 실린더들로 구성되고, 실린더들은 평행한 회전축을 가지며 그들의 원주방향 표면들이 접촉하도록 위치되고, 회전축은 압출 방향에 대하여 수직이고, 오리피스는 실린더들 중 적어도 하나의 원주방향 표면의 윤곽 영역에 의하여 형성되고, 상기 윤곽 영역 또는 영역들에 의하여 형성된 단면적은 실린더들의 회전에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  8. 제1항에 있어서, 1차 체적 유량은 압출 중에 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  9. 제1항에 있어서, 2차 체적 유량은 압출 중에 변화되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  10. 제1항에 있어서, 다이는 압출 중에 유동을 위한 단면적이 변화되는 하나 이상의 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  11. 제8항에 있어서, 오리피스들의 단면적들은 단면적들의 합이 압출 중에 일정하게 유지되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  12. 제1항에 있어서, 오리피스 또는 오리피스들을 통한 유동을 위한 총 단면적과 2차 체적 유량이 서로에 대하여 제어되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  13. 제1항에 있어서, 다이의 적어도 일부분의 온도가 압출 공정 중에 제어되는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  14. 제1항에 있어서, 압출 가능한 형상의 조성물은 비누인 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  15. 제1항에 있어서, 압출 가능한 형상의 조성물은 합성 세제 용품인 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 체적 유량을 연속적으로 변화시키기 위한 수단은 압력을 가하기 위한 수단의 펌핑율을 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  18. 제1항에 있어서, 연속적으로 압력을 가하기 위한 수단은 압출물이 압력을 가하기 위한 수단으로부터 노즐로 송출되는 챔버의 내부 체적을 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  19. 제1항, 제17항 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 압력을 가하기 위한 수단은 정변위 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 장치.
  20. 삭제
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