KR100756060B1 - 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기 - Google Patents

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Abstract

제품(펠렛)의 균일화를 향상시키고 펠렛(pellet)을 냉각시키기 위한 냉각수 및 냉각수조를 채용하지 않고 주변오염을 감소시키면서도 협소공간에 설치를 가능하게 한 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기에 관한 것이다.
이 성형기는 교반모터(140)에 의해서 교반블레이드(141)가 회전가능하게 마련되며 원료 및 첨가제가 투입 및 배출되는 개폐가능한 도어(120)를 갖는 교반조(100)와, 교반조(100)내에서 승강가능하게 마련되며 투입된 원료 및 첨가제를 상기 교반브레이드(141)측에 모이도록 수집시키는 수집부재(111)와, 교반조(100)의 도어(120)를 통하여 낙하되는 교반된 원료 및 첨가제의 혼합물을 안내하는 호퍼(220)와, 호퍼(220)로부터의 혼합물을 압축 공급시키는 한쌍의 원추형스크류피더(210)와, 한쌍의 원추형스크류피더(210)로부터 압축 공급된 혼합물을 2축스크류를 통하여 이송시키면서 가열하여 혼련시키며 단부에 복수의 구멍이 형성된 헤드다이(350)를 통하여 압출시키는 혼련압출부(300)와, 헤드다이(350)주변을 냉각하여 압출물을 냉각시키는 냉각수단과, 헤드다이(350)에 인접하여 커팅모터(320)에 의해서 회전가능하게 마련되며 헤드다이(350)로부터 압출되는 압출물을 절단하여 펠렛(700)화하는 커터날(321)과, 일단이 헤드다이(350) 하부에 위치되어 절단된 펠렛(700)들을 수용시키며 이송시키는 이송관(500)과, 이송관(500)에 에어를 공급하여 펠렛(700)을 이송관(500)의 타단측으로 배출시키는 블로워(400)와, 이송관(500)의 타단에 연결되며 배출되는 에어와 펠렛(700)을 분리하여 배출시키는 사이클론(600)을 구비한다.
이와 같은 성형기는 수집부재(111)에 의해서 원료와 첨가제가 교반브레이드에 밀접되어 교반되게 되고 원추형스크류피더의 채용으로 혼합물을 강제 공급시킴으로써 교반 및 혼련효율을 높여서 균일한 펠렛을 생산해낼 수 있다. 또한, 블로워에 의한 에어의 공급으로 건조/냉각시키면서 이송시키므로 구조를 간단히 하면서 펠렛들의 늘어붙음을 방지하고 사이클론의 채용으로 간편하게 펠렛을 분리해 낼 수 있 수 있다.
압출, 교반, 피더, 혼련압출, 커터날, 사이클론

Description

강제피더를 채용한 2축 압출 성형기{An EXTRUDING EQUIPMENT}
도 1은 종래 압출 성형기를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명 실시예의 성형기를 나타낸 개략도,
도 3은 도 2의 개략 평면도,
도 4는 도 3의 요부 개략 측면도,
도 5는 2축스크류를 나타낸 개략도,
도 6은 압출물을 절단시키는 절단부를 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100...교반조 200...강제압출부
220...원추형스크류피더 300...혼련압출부
320...커팅모터 350...헤드다이
500...이송관 600...사이클론
본 발명은 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기에 관한 것으로써, 특히 수지의 강화와 개선 , 신소재 개발 및 화학반응 등이 요구되는 분야에 광범위하게 이용 되기 위하여 제품(펠렛)의 균일화를 향상시키고, 펠렛(pellet)을 냉각시키기 위한 냉각수 및 냉각수조를 채용하지 않고 주변오염을 감소시키면서 혼련, 분산효과를 얻어내 양질의 압출물을 생산하기 위한 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기에 관한 것이다.
예컨대, 고무계 조성물로 이루어지는 원료(고무원료) 또는 폐합성수지들을 수거하여 재활용할 수 있도록 한 재활용 합성수지원료를 용융시킨 후 일정형상으로 취출시키면서 냉각시킨 후 일정크기의 펠릿(pellet)으로 절단하여 합성수지 원료로서 활용할 수 있도록 한 압출 성형기가 사용되고 있다.
이러한 일예의 합성수지 펠릿 제조장치가 한국 공개특허 제2005-0048359호에 개시되고 도 1에 그 대표도가 도시되어 있다.
이는 선별된 열가소성 폐기물등의 원료(1a) 및 첨가제등을 호퍼(10)에 투입하고, 그 투입된 폐기물을 호퍼(10)의 배출구에 설치된 스크류(11)를 통하여 압출기(20) 내부로 투입시킨다.
이어서 열발생장치(21)에 의해 가열하여 열가소성 폐기물을 용융시키면서 스크류(23)를 통하여 압출시키고, 벤트라인(25)을 통하여 발생된 가스를 배출시키며, 압출되는 열가소성 폐기물을 성형기(30)를 통하여 압출성형물(1c)을 원통형 바(bar)형상(1d)으로 (스트랜드(strand)형상)성형시킨다.
이어서 성형된 원통형 바를 컨베이어(41)를 통하여 이송시키면서 열발생장치(42)에 의해 물기를 건조시키고, 커터기(51)를 통하여 펠릿형태로 절단시키도록 한 구성으로 되어 있다.
그러나 이와 같은 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 원료(1a)와 첨가제가 각각 호퍼(10)에 투입되어 스크류(11)를 통하여 공급되고 단순 압축스크류(23)에 의해서 원료 및 첨가제가 혼련되게 되므로, 원료와 첨가제의 혼합이 원할하게 이루어지지 않고 이에 따라 최종 산물인 펠렛(pellet)들의 균일성이 떨어진다.
둘째, 성형기(30)를 통하여 압출되는 압출성형물(1c)을 건조/이송시키기 위하여 컨베이어(41) 및 컨베이어(41) 전구간에 걸쳐 마련되는 복수의 열발생장치(42)가 구비됨으로써 구조적으로 복잡하다.
세째, 카본파우더, 무기물, 부피비(比)가 큰원료를 이용하는 경우 공급 및 압출량이 저하되는 문제점이 있다
또한, 압출성형물(1c)을 열발생장치(42)에 의해서 건조시킴으로써 냉각속도가 저하되고 이에 따라 커터기(51)에 의한 커팅으로 펠렛화될때 절단면이 늘어지며 절단된 펠렛들이 저장조에 쌓이게 될때 펠렛들이 상호 늘어져 붙게 되어 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 투입되는 원료 및 첨가제가 균일하게 혼합되고 혼련되어서 최종 압출물의 균일성을 향상시킬 수 있도록 개량된 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 압출성형물을 펠렛화하기 위한 냉각, 커팅 및 건조의 구조를 간단히 한 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 절단된 펠렛들이 저장조에 쌓이게 될때 늘어 붙는 현상을 방지할 수 있도록 한 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 일정량 이상의 카본 파우더 , 무기물 , 부피비(比)가 큰 원료를 이용하더라도 공급이 원활하고 높은 효율의 압출량 획득이 가능하며 비산등에 의한 주변오염을 감소시킬 수 있도록 한 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기는 교반모터에 의해서 교반블레이드가 회전가능하게 마련되며 원료 및 첨가제가 투입 및 배출되는 개폐수단에 의해서 개폐가능한 도어를 갖는 교반조와,
상기 교반조내에서 승강수단에 의해서 승강가능하게 마련되며 상기 투입된 원료 및 첨가제를 상기 교반브레이드측에 모이도록 수집시키는 수집부재와,
상기 교반조의 도어를 통하여 낙하되는 교반된 원료 및 첨가제의 혼합물을 안내하는 호퍼와,
상기 호퍼로부터의 혼합물을 압축 공급시키는 한쌍의 원추형스크류피더와;
상기 한쌍의 원추형스크류피더로부터 압축 공급된 혼합물을 2축스크류를 통하여 이송시키면서 가열하여 혼련시키며 단부에 복수의 구멍이 형성된 헤드다이를 통하여 압출시키는 혼련압출부와,
상기 헤드다이주변을 냉각하여 압출물을 냉각시키는 냉각수단과,
상기 헤드다이에 인접하여 커팅모터에 의해서 회전가능하게 마련되며 헤드다이로부터 압출되는 압출물을 절단하여 펠렛화하는 커터날과,
일단이 상기 헤드다이 하부에 위치되어 절단된 펠렛들을 수용시키며 이송시키는 이송관과,
상기 이송관에 에어를 공급하여 펠렛을 이송관의 타단측으로 배출시키는 블로워와,
상기 이송관의 타단에 연결되며 배출되는 에어와 펠렛을 분리하여 배출시키는 사이클론을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명 성형기에 있어서, 상기 개폐수단은 상기 도어는 상기 교반조에 회동가능하게 연결되고 상기 도어는 틸팅모터에 의해서 개폐되며
상기 승강수단은 상기 수집부재를 승강시키는 실린더인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 성형기는 수집부재에 의해서 원료와 첨가제가 교반브레이드에 밀접되어 교반되게 되고 원추형스크류피더의 채용으로 혼합물을 강제 공급시킴으로써 교반 및 혼련효율을 높여서 균일한 펠렛을 생산해낼 수 있으며, 블로워에 의한 에어의 공급으로 건조/냉각시키면서 이송시키므로 구조를 간단히 하면서 펠렛들의 늘어붙음을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명 실시예의 압출 성형기는 플라스틱원료(LDPE,EVA,PP,PET,PC,PVC,PPS 등)에 첨가제를 투입하여 혼련시킨 후 펠렛(pellet)화하여 압출이나 사출시 제품의 원료로 사용할 수 있도록 한 장치이다.
상기 첨가제는 펠렛 원료를 이용하여 압출이나 사출등의 방법으로 가공 성형함에 있어서 만들고자하는 플라스틱 제품에 색상이나 어떠한 특수한 기능을 부여하고자 할때 원하는 기능(색상 등)을 가진다.
본 발명 실시예의 성형기를 나타낸 도 2 내지 도 4를 참조하면, 이는 원료 및 첨가제가 투입 및 배출되며 이들을 교반시키는 교반조(100)와, 교반된 혼합물을 강제적으로 압출시키는 강제압출부(200)와, 강제 압출된 혼합물을 혼련시켜 압출시키는 혼련압출부(300)와, 압출 혼련부(300)로부터 압출되는 압출물을 펠렛화하여 절단시키는 절단부 및 절단된 펠렛을 건조/이송시키는 이송부로 구성된다.
상기 교반조(100)에는 원료 및 첨가제가 투입 및 배출될 수 있도록 도어(120)가 회동가능하게 마련되어 있으며, 도어(120)는 틸팅모터(130)에 의해서 개폐될 수 있도록 되어 있다.
또한, 교반조(100)에는 교반모터(140)에 의해서 교반블레이드(141)가 회전가능하게 마련되어 있고, 공압실린더(110)와 같은 승강수단에 의해서 승강가능하게 마련되며 상기 투입된 원료 및 첨가제를 상기 교반브레이드(141)측에 모이도록 수집시키는 수집부재(111)가 마련되어 있다. 도 4에서 참조번호 142는 교반모터(140)의 동력이 전달되어 교반블레이드(141)를 회전시키는 교반풀리이다.
상기 교반조(100)의 도어(120) 하측에는 낙하되는 교반된 원료 및 첨가제의 혼합물을 안내하는 호퍼(220)와, 상기 호퍼(220)로부터의 혼합물을 압축 공급시키며 강제피더구동모터(221)에 의해서 회전구동되는 한쌍의 원추형스크류피더(210)와, 상기 한쌍의 원추형스크류피더(210)로부터 압축 공급된 혼합물을 2축스크류(302; 도 5참조)를 통하여 이송시키면서 가열하여 혼련,분산시키며 단부에 복수의 구멍이 형성된 헤드다이(350)를 통하여 압출시키는 혼련압출부(300)가 마련되어 있다.
상기 원추형스크류피더(210)는 도 3에서와 같이, 상기 혼합물의 진행방향으로 점차적으로 리드길이가 짧아짐으로써 혼합물을 강제적으로 압축 공급시켜서 혼합물의 균일화를 높인다.
상기 혼련압출부(300)는 구동모터(310)의 구동으로 회전구동되는 2축스크류(302)(도 5참조)가 마련되어 있으며, 혼련중에 발생되는 수분,공기 및 불순물을 탈기시키는 탈기구(301)가 형성되어 있고, 압출 단부에는 이물질을 걸러내는 스크린(340) 및 압출물을 가느다랗게(strand) 압출시키는 복수의 구멍이 형성된 헤드다이(350)가 마련되어 있다. 참조번호 311은 커플링이고, 312는 감속기어박스이다.
상기 혼련압출부(300)에는 냉각수 공급구(330)를 통하여 냉각수가 순환되도록 하여 압출물의 혼련 분산 시 발생되는 온도의 변화를 정확히 제어할수 있도록 되어있다.
상기 헤드다이(350)에 인접하여는 헤드다이(350)로부터 압출되는 압출물을 절단하여 펠렛(700)화하는 커터날(321)이 회전가능하게 마련되어 있고, 커터날(321)은 커팅모터(320)에 의해서 회전된다.
커팅날(321)에 의해서 절단된 펠렛(700)들은 이송관(500)으로 낙하되도록 되 어 있고, 이 이송관(500)에는 블로워(400)가 연결되어서 고압의 에어가 공급되도록 되어 있다. 따라서 이송관(500)으로 낙하된 펠렛(700)들은 고압의 에어와 함께 이송관(500)의 타단측으로 배출되도록 되어 있다.
상기 이송관(500)의 타단에는 이송된 에어와 펠렛(700)을 분리하여 배출시키는 사이클론(600)이 마련되어 있다.
상기 사이클론(600)은 도 2에서와 같이, 상부 중심부에 배기구(610)가 형성되어서 에어가 배기되도록 되어 있고, 하부에는 펠렛(700)이 낙하되어 배출되는 배출구(620)가 형성되어 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 실시예의 성형기는 다음과 같이 작동된다.
틸팅모터(130)의 구동으로 도어(120)가 개방된 상태에서 원료와 첨가제를 투입하고, 도어(120)를 폐쇄시킨다.
이어서 교반모터(140)를 구동하여 교반브레이드(141)를 회전시켜서 교반시키고, 실린더(110)를 가동하여 수집부재(111)를 하강시키면 투입된 원료와 첨가제들이 교반브레이드(141)측으로 모여진다. 이러한 경우 원료와 첨가제의 혼합이 원할하고 균일하게 이루어지게 된다.
이때 교반조(100)에 가열수단(히터,열매체유,스팀 등)을 채용하여서 원료와 첨가제를 용융시키면서 교반시킬 수 있다.
교반이 이루어진 후 틸팅모터(130)를 구동하여 도어(120)를 개방시키면서 교반된 원료와 첨가제를 호퍼(220)로 낙하시켜 강제압출부(200)로 공급시킨다.
강제압출부(200)로 공급된 혼합물은 한쌍의 원추형스크류피더(210)를 경유하게 되면서 보다 압축되고 혼련,분산되어 균일하고 균질하게 된다.
원추형스크류피더(210)를 통하여 높은 압축률로 강제적으로 혼련된 압출물은 혼련압출부(300)로 공급된다.
혼련압출부(300)로 공급된 압출물은 구동모터(310)에 의해서 2축스크류(302)가 회전되면서 이송되고 히터와 같은 가열수단(미도시)에 의한 가열로 혼련되어 헤드다이(350)를 통하여 압출되게 된다.
헤드다이(350)를 통하여 압출되는 압출물은 도 2 및 도 6에서와 같이 커팅모터(320)에 의해 회전되는 커터날(321)에 의해서 펠렛(pellet)형태로 절단되면서 이송관(500)으로 낙하되어 유입되게 되고, 블로워(400)로부터의 고압의 에어가 이송관(500)으로 공급되면서 펠렛(700)과 함께 사이클론(600)으로 배출되게 된다.
긴 이송관(500)를 통하여 이동되는 동안 펠렛(700)은 에어에 의해 건조되고 보다 더 냉각되게 된다.
사이클론(600)으로 유입된 에어는 중앙 상부의 배기구(610)를 통하여 배기되고, 펠렛(700)은 중앙 하부의 배출구(620)를 통하여 배출되게 된다.
이와 같이 배출된 펠렛(700)들은 교반조(100)에서의 균질한 교반과 강제압출부(200)에서의 강제공급으로 균일한 제품을 달성하고, 에어와 함께 배출이송되면서 냉각/건조되어 종래와 같은 늘어 붙는 등의 불량발생을 줄인다.
상술한 바와 같은 본 발명은 상기 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.
상술한 바와 같은 본원 발명 성형기는 다음과 같은 이점을 가진다.
첫째, 수집부재(111)에 의해서 원료와 첨가제가 교반브레이드에 밀접되어 교반되게 되고 원추형스크류피더의 채용으로 혼합물을 강제 공급시킴으로써 교반 및 혼련,분산효율을 높여서 균일한 펠렛을 생산해낼 수 있다.
둘째, 일정량 이상의 카본 파우더 , 무기물 , 부피비(比)가 큰 원료를 이용하더라도, 수집부재(111)를 하강시키면 투입된 원료와 첨가제를 교반브레이드(141)측으로 모이게 함으로써, 공급이 원활하고 높은 효율의 압출량 획득이 가능하다.
세째, 블로워에 의한 에어의 공급으로 건조/냉각시키면서 이송시키므로 구조를 간단히 하면서 펠렛들의 늘어붙음을 방지하고 사이클론의 채용으로 간편하게 펠렛을 분리해 낼 수 있 수 있다.

Claims (2)

  1. 교반모터(140)에 의해서 교반블레이드(141)가 회전가능하게 마련되고 원료 및 첨가제가 투입 및 배출되며 개폐수단에 의해서 개폐가능한 도어(120)를 갖는 교반조(100)와;
    상기 교반조(100)내에서 승강수단에 의해서 승강가능하게 마련되며 상기 투입된 원료 및 첨가제를 상기 교반브레이드(141)측에 모이도록 수집시키는 수집부재(111)와;
    상기 교반조(100)의 도어(120)를 통하여 낙하되는 교반된 원료 및 첨가제의 혼합물을 안내하는 호퍼(220)와;
    상기 호퍼(220)로부터의 혼합물을 압축 공급시키는 한쌍의 원추형스크류피더(210)와;
    상기 한쌍의 원추형스크류피더(210)로부터 압축 공급된 혼합물을 2축스크류를 통하여 이송시키면서 가열하여 혼련,분산시키고, 원료 내부에 함유된 수분 , 공기 및 불순물 등을 제거하는 탈기구(301)가 마련되며, 단부에 복수의 구멍이 형성된 헤드다이(350)를 통하여 압출시키는 혼련압출부(300)와;
    상기 헤드다이(350)주변을 냉각하여 압출물을 냉각시키는 냉각수단과;
    상기 헤드다이(350)에 인접하여 커팅모터(320)에 의해서 회전가능하게 마련되며 헤드다이(350)로부터 압출되는 압출물을 절단하여 펠렛(700)화하는 커터날(321)과;
    일단이 상기 헤드다이(350) 하부에 위치되어 절단된 펠렛(700)들을 수용시키며 이송시키는 이송관(500)과;
    상기 이송관(500)에 에어를 공급하여 펠렛(700)을 이송관(500)의 타단측으로 배출시키는 블로워(400)와;
    상기 이송관(500)의 타단에 연결되며 배출되는 에어와 펠렛(700)을 분리하여 배출시키는 사이클론(600)을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개폐수단은 상기 도어(120)는 상기 교반조(100)에 회동가능하게 연결되고 상기 도어(120)는 틸팅모터(130)에 의해서 개폐되며
    상기 승강수단은 상기 수집부재(111)를 승강시키는 실린더(110)인 것을 특징으로 하는 강제피더를 채용한 2축 압출 성형기.
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