KR101430575B1 - Extrusion apparatus for foam sheet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발포시트 압출장치에 관한 것이다.
본 발명은 외부다이 및 내부다이로 구성된 압출 성형 다이에서, 상기 외부다이와 내부다이 사이의 수지통로를 따라 압출된 고분자 용융물이 수지통로에 설치된 윙이 위치한 부분을 제외하고 형성되도록 설계된 발포시트 압출장치를 제공함으로써, 시트표면에 골 발생 없이 외관이 개선되어 상품성과 신뢰성이 높은 발포시트로서 트레이, 컵, 컵라면 용기, 도시락 포트, 판지용 등의 식품포장재, 산업포장재, 생활용품 포장재, 농자재용 등으로 유용하게 활용될 수 있다. The present invention relates to a foam sheet extrusion apparatus.
The present invention relates to an extrusion die comprising an outer die and an inner die, wherein a polymer melt extruded along a resin passage between the outer die and the inner die is formed by a foam sheet extrusion device designed to be formed except for a portion where a wing provided in the resin passage is located The present invention provides a foam sheet which is improved in appearance and appearance without scoring on the surface of the sheet and which is highly reliable in terms of merchandise and reliability and which can be used for food packaging materials such as trays, cups, cup noodles, Can be usefully used.
Description
본 발명은 발포시트 압출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부다이 및 내부다이로 구성된 압출 성형 다이에서, 상기 외부다이와 내부다이 사이의 수지통로를 따라 고분자 용융물이 내ㆍ외부다이에 설치된 윙이 위치한 부분을 제외하고 압출되도록 설계됨으로써, 최종적으로 시트표면에 골 발생 없이 외관이 개선된 발포시트를 제공하고 특히 결정성 생분해성 고분자 수지를 적용할 수 있도록 압출 성형을 최적화한 발포시트 압출장치에 관한 것이다. The present invention relates to a foam sheet extrusion apparatus, and more particularly, to an extrusion die comprising an outer die and an inner die, in which a polymer melt is placed along the resin passage between the outer die and the inner die, To a foamed sheet extruding apparatus which is optimized to be extruded so as to be able to apply a crystalline biodegradable polymeric resin in particular, .
폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리락트산계 생분해성 고분자수지(PLA), 고무 등을 발포하여 시트형태로 성형한 발포시트는 문구류, 각종 가전제품, 건축, 자동차, 식품, 잡화, 농자재, 생활용품 등 다양한 분야의 포장재나 단열재, 보온재 및 상품제조용 원자재로 다양하게 사용되고 있다.The foam sheet formed by foaming a polystyrene (PS), a polyethylene (PE), a polypropylene (PP), a polylactic acid biodegradable polymer resin (PLA), a rubber or the like into a sheet form is used for stationery, It is widely used as packaging materials for various fields such as food, miscellaneous goods, farming materials, household goods, and as raw materials for heat insulating materials, insulating materials and commodity production.
일반적인 발포시트를 제조하기 위한 발포시트 압출장치는 상온에서 호퍼를 통해 투입된 수지가 스크류 공급부의 구조에 의해 배럴 내로 유입되어 이송되면서, 히터에 의해 가열되어 서로 응집되는 상 변화를 일으키는데, 이때 수지는 압축된 고체덩어리의 형태로 통과하면서 배럴과의 마찰열과 배럴의 히터에서 가해지는 열로 인하여 용융되기 시작하고, 용융박막을 형성하다가 완전히 용융된다. 이에, 상기 고분자 용융물은 스크류의 회전에 의한 추진력으로 배럴의 전방으로 이송되며 압출된다. 이후, 다이를 통과하여 압출 성형된다.In a foam sheet extruding apparatus for producing a foamed sheet in general, a resin injected through a hopper at room temperature is introduced into a barrel by the structure of a screw feed portion and is conveyed to cause a phase change by being heated by a heater and coagulating with each other, And then starts to melt due to the friction heat with the barrel and the heat applied from the heater of the barrel, and melts completely while forming the molten thin film. Thus, the polymer melt is transferred to the front of the barrel by the driving force of rotation of the screw and is extruded. Thereafter, it is extruded through a die.
도 1은 종래 발포시트 압출장치 중에서 성형용 다이(100)를 도시한 단면도로서, 외부다이(200)와 내부다이(300)로 구성되는데, 외부다이(200)와 내부다이(300) 사이에는 원료를 유입시킬 수 있는 수지입구(210)을 가진 다이 아답터(220)와, 상기 다이 아답터(220)에 결합된 다이 블럭(230), 상기 다이 블럭(230) 선단에 결합 고정되는 아웃사이드 다이(400)로 구성하고, 내부다이(300)는 선단에 인사이드 다이(410)가 체결 고정되고, 선단 및 후단부에 압출유로를 형성하는 경사면(310)(310')을 가진 환봉형태로 형성하되, 후미에 다수의 압출용 미세구멍(331)을 밀집대형으로 형성한 스파이더(330)로 구성하여, 상기 스파이더(330)의 외부가 외부다이(200)를 구성하는 다이 아답터(220)와 다이 블럭(230) 사이에 구성되고, 내부다이(300) 선단에 체결 고정되는 인사이드 다이(410)는 아웃사이드 다이(400)와의 간극을 조절하도록 설치되어 고분자 발포시트(500)가 이루어지도록 구성되어 있다. 1 is a cross-sectional view illustrating a molding die 100 in a conventional foam sheet extrusion apparatus. The die 100 is composed of an outer die 200 and an inner die 300. Between the outer die 200 and the inner die 300, A die
구체적으로, 상기 압출용 스파이더(330)의 정면을 확대하면, 다수의 미세구멍(φ = 3∼8㎜)(331)이 밀집대형으로 형성된 구조로서, 수지의 진행방향을 따라 관통하여 다이 립(401)을 통해 압출 성형된다. 도 2는 종래 발포시트 압출장치에서 압출 방향으로 진행된 고분자 용융물의 흐름에 대한 모식도로서, 상기 다수의 미세구멍을 통과하여 압출되는 경우, 발포시트의 표면에 미세한 골(谷)이 발생하여 연속적인 줄무늬로 인한 발포시트의 품질 저하를 초래한다. Specifically, when the front face of the spider for
이에, 본 발명자들은 종래의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 발포시트 압출장치 중에서 압출 다이 구조를 신규 설계하고, 나아가, 압출 성형을 최적화할 수 있도록 발포시트 압출장치의 다이와 맨드렐 구조를 개선함으로써, 압출 성형된 발포시트 표면에 골이 형성되지 않을 뿐 아니라, 적용되는 수지에 따라 발포시트 압출장치의 일부 구조를 신규로 설계하여 제조할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. The present inventors have made efforts to solve the problems of the related art. As a result, the present inventors have found that the die-mandrel structure of the foam sheet extrusion apparatus can be improved by newly designing the extrusion die structure among the foam sheet extrusion apparatuses and further optimizing the extrusion molding, The inventors have completed the present invention by confirming that not only the bony is formed on the surface of the molded foam sheet but also a new structure of a part of the foam sheet extruding apparatus can be designed and manufactured according to the applied resin.
본 발명의 목적은 압출 성형을 최적화하고 발포시트의 표면결함을 개선하도록 설계된 발포시트 압출장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a foam sheet extrusion apparatus designed to optimize extrusion and improve surface defects of the foam sheet.
본 발명의 다른 목적은 상기 발포시트 압출장치로부터 제조된 시트 표면에 골 생성 없이 외관이 개선된 발포시트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a foam sheet having improved appearance without bone formation on the surface of the sheet produced from the foam sheet extruder.
본 발명은 고분자 수지가 제공되는 원료공급기; 압출 스크류를 이용하여 고분자 용융물이 이송되는 압출기; 상기 고분자 용융물이 압출 성형되는 다이; 상기 다이의 선단부의 다이 립과 연결된 맨드렐로 이루어진 냉각기, 인취기 및 권취기로 이루어진 발포시트 압출장치에 있어서, The present invention relates to a raw material feeder in which a polymer resin is provided; An extruder to which the polymer melt is fed using an extrusion screw; A die in which the polymer melt is extruded; And a mandrel connected to a die lip of a tip portion of the die, a pulling and winding machine,
상기 다이는 공급 스크류가 연결된 다이 아답터, 스파이더에 외부다이와 내부다이가 연결되며 외부다이는 수지입구을 가진 다이 아답터에 결합된 다이 블록 및 상기 다이 블록에 결합 고정되는 아웃사이드 다이로 구성하고, 내부다이는 전ㆍ후부에 형성하는 경사면을 가진 환봉형태로 형성하되, 선단부에는 통상의 인사이드 다이를 체결 고정시키고, 외부다이에 내부다이를 조립할 때 윙이 위치한 부분을 제외하고 간극이 형성되도록 설계하고, 그 수지통로를 따라 압출되는 원통형 발포시트를 칼날로 절개하여 평면시트로 권취하는 발포시트 압출장치를 제공한다. Wherein the die comprises a die adapter to which a feed screw is connected, an outer die and an inner die connected to the spider, the outer die comprising a die block coupled to a die adapter having a resin inlet and an outer die coupled to the die block, The inner die is designed so that a gap is formed except for the portion where the wing is located when the inner die is assembled to the outer die, A foamed sheet extrusion apparatus for cutting a cylindrical foam sheet extruded along a passage into a flat sheet by cutting with a blade is provided.
본 발명의 발포시트 압출장치에 있어서, 상기 윙은 수지통로에 압출 진행방향 중 임의의 위치에 1개가 설치되거나 또는 2개가 대향 설치된다.In the foam sheet extruding apparatus of the present invention, one wing is provided at an arbitrary position in the resin passage in the extrusion direction, or two wing are provided facing each other.
본 발명의 발포시트 압출장치에서, 고분자 용융물이 외부다이와 내부다이 사이의 수지통로를 따라 압출되어 진행한다. 이때, 내부심 직경 100mm 기준시, 윙 높이(d)가 2 내지 45mm로 조절된다. In the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, the polymer melt is extruded along the resin passage between the outer die and the inner die. At this time, when the inner core diameter is 100 mm, the wing height (d) is adjusted to 2 to 45 mm.
또한, 윙 폭(W)은 내부심 직경 100mm 기준시, 7 내지 70mm로 설계되는 것이 바람직하다.The wing width W is preferably designed to be 7 to 70 mm on the basis of the inner core diameter of 100 mm.
본 발명의 발포시트 압출장치에 있어서, 윙(34)폭(W)은 윙 높이(d)와의 관계가 하기 식(1)을 충족하도록 조절한다.In the foam sheet extruding apparatus of the present invention, the width (W) of the wing (34) is adjusted so that the relationship with the wing height (d) satisfies the following formula (1).
W = [d + 15] ± 10 (1)W = [d + 15] + - 10 (1)
또한, 상기 윙의 길이(L)가 윙 높이(d)와의 관계가 하기 식(2)을 충족하도록 조절한다.Further, the length L of the wing is adjusted so that the relation with the wing height d satisfies the following formula (2).
L = [3.5d + 42.5] ± 10 (2)L = [3.5d + 42.5] 占 10 (2)
또한 윙의 길이(L)의 범위는 30∼210mm로 설계하는 것이 바람직하다.It is also preferable that the length L of the wing is designed to be 30 to 210 mm.
본 발명의 발포시트 압출장치에 있어서, 다이를 통과한 이후, 고분자 용융물이 1 개 이상의 디플렉터를 통과하도록 설계된다. 이때, 1 개 이상의 디플렉터에 산(山), 골 및 원형 등 다양한 형상의 디플렉터의 틈새보상부를 형성한다. 또한, 상기 디플렉터의 틈새보상부를 테이퍼 가공 또는 라운딩 가공할 수 있다. In the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, after passing through the die, the polymer melt is designed to pass through one or more deflectors. At this time, a gap compensating portion of a deflector of various shapes such as a crest, a crest, and a circle is formed in one or more deflectors. Further, the gap compensating section of the deflector can be tapered or rounded.
디플렉터의 틈새보상부 통과지점이 원통형발포시트에 나타난 선을 절개하여 평면시트를 생산한다. 이때, 내부심 직경 100mm 기준시, 상기 1 개 이상의 디플렉터 통과 시 고분자 용융물의 두께(t)는 디플렉터 통과전의 두께 대비, 5∼40%이다.The point where the clearance compensating part of the deflector passes is cut into a line on the cylindrical foam sheet to produce a flat sheet. At this time, when the inner core diameter is 100 mm, the thickness t of the polymer melt when passing through the at least one deflector is 5 to 40% of the thickness before passing through the deflector.
본 발명의 발포시트 압출장치에 있어서, 상기 1 개 이상의 디플렉터 통과 이후, 고분자 용융물이 선단의 다이 립(42)으로 진행되는 동안 120 내지 230℃ 온도로 유지되어 냉각이 조절되도록 설계된다. 이때, 상기 온도가 내부다이 내부에 디플렉터 통과지점 이후부터 다이 립까지 전기히터 라인, 뜨거운 물 라인, 스팀 라인 및 핫 오일 라인으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 설치되어 유지되도록 한다.In the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, after passing through the at least one deflector, the polymer melt is maintained at a temperature of 120 to 230 캜 while the polymer melt advances to the
본 발명의 발포시트 압출장치에 있어서, 다이 립이 고분자 용융물의 진행방향에 따라 일직선상으로 통과되는 지점 기준 대비, 5 내지 60°의 분사각도로 휜 방사형 구조로 설계된다. In the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, the die lip is designed to have a radial structure that is bent at an injection angle of 5 to 60 degrees with respect to a point where the die lip is linearly passed along the advancing direction of the polymer melt.
본 발명의 발포시트 압출장치에서, 다이로부터 발포된 고분자 용융물이 맨드렐과 연결되어 냉각되되, 상기 다이의 온도가 100∼180℃로 유지되도록 한다.In the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, the polymer melt foamed from the die is connected to the mandrel so that the temperature of the die is maintained at 100-180 캜.
이때, 상기 다이와 연결된 맨드렐의 선단부는 깔대기형 또는 반구형 구조이며, 상기 맨드렐의 선단부의 곡률반경(R)이 맨드렐 직경(D) 대비 11% 내지 60%의 길이 비율로 라운딩된 구조가 바람직하다.At this time, the tip of the mandrel connected to the die is a funnel-shaped or hemispherical structure, and the radius of curvature R of the tip of the mandrel is rounded at a ratio of 11% to 60% of the mandrel diameter D Do.
또한, 본 발명의 발포시트 압출장치에서, 고분자 용융물이 접촉되는 부위라면, 텅스텐, 몰리브덴, 테프론, 세라믹, 티타늄, 다이아몬드, 크롬, 니켈, 불소수지 등에서 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상의 조합으로 이루어진 물질로 코팅 및 도금된 것을 특징으로 한다. In the foam sheet extruding apparatus of the present invention, when the polymer melt is in contact with the material, the material is made of any one or a combination of two or more selected from tungsten, molybdenum, Teflon, ceramic, titanium, diamond, chromium, Coated and plated.
본 발명의 발포시트 압출장치의 특징에 따라, 압출 성형 다이 구조를 개량하여 시트표면에 골 생성 없이 품질이 개선된 발포시트를 제공할 수 있다. According to the features of the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, the extrusion die structure can be improved to provide a foam sheet having improved quality without bony formation on the sheet surface.
또한, 본 발명의 발포시트 압출장치의 특징에 따라 고분자의 용융 흐름을 향상시키고 냉각속도를 조절시킬 수 있도록 설계됨으로써, 특히 결정성 생분해성 고분자 수지의 압출발포 조건의 최적화에도 적용된다. Further, according to the features of the foam sheet extruder of the present invention, it is also designed to optimize the extrusion foaming conditions of the crystalline biodegradable polymer resin by being designed to improve the melt flow of the polymer and to control the cooling rate.
본 발명의 발포시트 압출장치로부터 얻은 외관이 개선된 우수한 품질의 발포시트를 이용하여 식품포장재용, 산업포장재용, 생활용품 포장재 또는 농자재용 등으로 적용할 수 있으며 구체적으로 트레이, 컵, 컵라면 용기, 도시락, 포트, 판지용 등에 유용하게 활용될 수 있다.The foam sheet of the present invention can be applied to food packaging materials, industrial packaging materials, household goods packaging materials, farming materials, and the like using a foam sheet of superior quality improved in appearance by the foam sheet extrusion apparatus of the present invention. Specifically, , A lunch box, a port, a board, and the like.
도 1은 종래 발포시트 압출장치에서 다이를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래 발포시트 압출장치에서 압출 진행방향에 따른 고분자 용융물의 흐름에 대한 모식도이고,
도 3은 본 발명의 발포시트 압출장치의 주요 구성부 중 성형용 다이를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 발포시트 압출장치에서 수지통로에 윙이 설치된 구조의 확대 사시도이고,
도 5는 도 4의 내부다이에서 윙을 통과한 A-A절단면을 도시한 고분자 용융물의 단면이고,
도 6은 본 발명의 윙이 설치된 구조에서 압출 진행방향에 따른 고분자 용융물 흐름의 모식도이고,
도 7은 본 발명의 디플렉터가 설치된 구조의 단면도이고,
도 8은 본 발명의 발포시트 압출장치에서 압출 진행방향에 따라 디플렉터 통과면의 단면(a) 및 디플렉터가 통과하지 않은 면의 단면(b)을 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 발포시트 압출장치에서의 맨드렐 선단부(A)와 종래 맨드렐 선단부(B)를 비교 도시한 것이다. 1 is a cross-sectional view showing a die in a conventional foam sheet extrusion apparatus,
FIG. 2 is a schematic view of a flow of a polymer melt according to a direction of extrusion in a conventional foam sheet extruder,
3 is a cross-sectional view showing a molding die among the main components of the foam sheet extrusion apparatus of the present invention,
4 is an enlarged perspective view of a structure in which a wing is provided in a resin passage in the foam sheet extrusion apparatus of the present invention,
FIG. 5 is a cross-section of a polymer melt illustrating the AA cross-section through the wing in the inner die of FIG. 4,
FIG. 6 is a schematic view of the polymer melt flow according to the extrusion direction in the structure in which the wing of the present invention is installed,
7 is a cross-sectional view of the structure in which the deflector of the present invention is installed,
Fig. 8 is a cross-sectional view (a) of the deflector passage surface and a cross section (b) of the surface through which the deflector does not pass, according to the extrusion progressing direction in the foam sheet extruding apparatus of the present invention,
9 is a view showing a mandrel front end A and a conventional mandrel front end B in a foam sheet extruding apparatus according to the present invention.
이하, 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 발포시트 압출장치의 주요 구성부를 도시한 단면도로서, 고분자 수지가 제공되는 원료공급기; 압출 스크류를 이용하여 고분자 용융물이 이송되는 압출기; 상기 고분자 용융물이 압출되는 다이; 상기 다이의 선단부의 다이 립과 연결된 맨드렐로 이루어진 냉각기, 인취기 및 권취기로 이루어진 발포시트 압출장치에 있어서, 본 발명은 상기 압출기로부터 연결된 고분자 용융물 공급 A 영역; 고분자 용융물이 압출 성형되는 다이 B 영역; 및 맨드렐 연결 C 영역 중심으로 기술한다. 3 is a cross-sectional view showing a main constituent part of the foam sheet extrusion apparatus of the present invention, in which a raw material feeder in which a polymer resin is provided; An extruder to which the polymer melt is fed using an extrusion screw; A die through which the polymer melt is extruded; And a mandrel connected to the die lip of the tip of the die, the pulling and winding machine comprising a polymer melt supply region A connected from the extruder; A die B region where the polymer melt is extruded; And mandrel connection C area.
상기 원료공급 A 영역에서 사용되는 고분자 수지로는 발포시트로 적용될 수 있는 수지로서, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리락트산계 생분해성 고분자 수지 등을 사용할 수 있으며, 특히, 본 발명은 채택된 고분자 수지 중에서 결정성이 있는 생분해성 고분자 수지 적용에 바람직하다.As the polymer resin used in the raw material supply A region, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polylactic acid-based biodegradable polymer resin and the like can be used as a resin that can be applied as a foam sheet. Particularly, It is preferable to apply a biodegradable polymer resin having crystallinity.
또한 발포시트를 제조하기 위한 발포제 종류 및 투입방법과 압출기에 대한 구체적인 설명은 생략한다. In addition, the type of foaming agent and method of preparing the foam sheet and the extruder will not be described in detail.
이에, 본 발명의 발포시트 압출장치에 대한 설명은 압출 성형되는 다이 B 영역에 관하여 기술한다. Thus, the description of the foam sheet extrusion apparatus of the present invention is described with respect to the die B region to be extruded.
본 발명의 발포시트 압출장치의 제1특징은 외부다이(20)와 내부다이(30)로 구성된 본 발명의 압출 성형 다이(10) 구조를 설계하는 것이다. The first feature of the foam sheet extrusion apparatus of the present invention is to design the extrusion die 10 structure of the present invention composed of the
구체적으로는, 본 발명의 압출 성형 다이 (10)가 공급 스크류가 연결된 다이 아답터(22)에 외부다이(20)와 내부다이(30)가 연결되며 외부다이(20)는 수지입구(21)를 가진 다이 아답터(22)와 상기 다이 아답터(22)에 결합된 윙 타입블럭(23) 및 상기 윙 타입블럭(23)에 결합 고정되는 아웃사이드 다이(40)로 구성하고, 내부다이(30)는 전ㆍ후부에 형성하는 톱 헤드(31)와 압출유로를 형성하는 경사면(31')을 가진 환봉형태로 형성하되, 선단부에는 통상의 인사이드 다이(41)를 체결 고정시키고, 외부다이(20) 내부에 내부다이(30)를 조립할 때 윙(34)이 위치한 부분을 제외하고 수지통로(32)가 형성되도록 설계한다. Specifically, the extrusion die 10 of the present invention is connected to the die
상기에서, 윙(34)은 윙 타입 블럭(23) 및 도 3의 디플렉터 유니트(25) 구간 중 임의의 위치에 1개 설치되거나 또는 2개가 대향 설치될 수 있다. In the above, one
이때, 윙(34) 1개가 설치되면, 압출되는 원통형발포시트의 한쪽을 칼날로 절개하여 한 장의 평면시트로 얻을 수 있고, 윙(34) 2개가 대향 설치되는 경우는 원통형 압출발포시트를 두 곳에서 절개하여 두 장의 평면시트를 얻을 수 있다. At this time, when one
도 4는 본 발명의 발포시트 압출장치에서 수지통로 임의의 위치에 윙(34)이 설치된 구조의 확대사시도로서, 상기 윙(34)이 외부다이(20)와 내부다이(30)를 고정한다. 도 5는 상기 도 4에서 내부다이(30)의 윙(34)를 통과한 후의 A-A 절단면을 도시한 것으로서, 고분자 용융물이 내부다이(30)와 외부다이(가상선) 사이의 수지통로를 따라 압출되면서 형성되는 고분자 용융물(50)의 단면을 도시한 것이다. 상기 내부심 직경 100mm 기준시, 외부다이(20)와 내부다이(30) 사이의 수지통로를 따라 압출 되는 고분자 용융물(50)의 두께(d)가 2 내지 45mm 가 바람직하다. 4 is an enlarged perspective view of a structure in which a
또한, 윙(34) 폭(W)은 내부심 직경 100mm 기준시, 7 내지 70mm, 더욱 바람직하게는 10 내지 60mm로 설계되는 것이다.Further, the width (W) of the
이때, 윙(34) 폭(W)은 상기 압출되는 고분자 용융물의 두께 즉, 윙의 높이(d)와의 관계가 하기 식(1)을 충족하도록 조절한다.At this time, the width (W) of the wing (34) is adjusted so that the relationship between the thickness of the extruded polymer melt and the height (d) of the wing satisfies the following formula (1).
W = [d + 15] ± 10 (1)W = [d + 15] + - 10 (1)
도 6은 상기 윙(34) 1개가 설치된 구조에서 수지통로의 진행방향에 따른 고분자 용융물 흐름의 모식도이다. 이때, 윙(34) 길이(L)가 상기 압출된 고분자 용융물의 두께(d)와의 관계가 하기 식(2)을 충족하도록 조절된다. FIG. 6 is a schematic view of the flow of the polymer melt along the direction of the resin passage in the structure in which one
L = [3.5d + 42.5] ± 10 (2)L = [3.5d + 42.5] 占 10 (2)
또한, 윙(34) 길이(L)의 범위는 30∼210mm로 설계되는 것이다.In addition, the range of the length L of the
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 발포시트 압출장치는 고분자 용융물이 윙(34)를 통과하여 제조된 발포시트는 종래 스파이더의 미세구멍을 통과하여 압출된 시트에서 발견되는 줄무늬 골이 전혀 없으므로, 골 형성문제가 해소될 수 있다.As described above, in the foam sheet extruding apparatus of the present invention, the foam sheet produced by passing the polymer melt through the
다만, 본 발명의 발포시트는 윙(34)의 폭(W)과 길이(L)에 따라 줄무늬가 형성될 수 있으나, 발포압출된 시트에 나타나는 줄무늬 한 개를 따라 연속 절개하면서 평면시트를 권취하므로, 표면이 깔끔하게 처리되어 발포시트의 품질을 대폭 최적화시킬 수 있다. However, the foam sheet of the present invention may be formed with a stripe according to the width W and the length L of the
본 발명의 발포시트 압출장치의 제2특징은 상기 윙(34)을 통과한 고분자 용융물이 1 개 이상의 디플렉터(35)를 통과하면서 증가하는 전단력에 의해 잘 혼합되도록 설계된 것이다. 이때, 틈새보상부(36)를 설치하는 이유는 윙(34) 부분과 일직선상으로 설치하고, 수지가 윙 부분에서 흐름을 방해받아 얇아진 것을 보상하여 수지의 두께를 회복시켜주기 위함이다. 이에, 틈새보상부(36)는 내부다이 쪽 1개 또는 내ㆍ외부 다이에 각 1개씩 설치될 수 있다. 이때, 2개 설치될 경우에 크기는 다소 달라질 수 있다. The second feature of the foam sheet extruder of the present invention is that the polymer melt passing through the
또한, 시트를 2장으로 생산하기 위해서는, 디플렉터의 틈새보상부(36)를 대향 설치할 수 있는데, 이때, 윙(34)도 대칭되도록 설치된다. Further, in order to produce two sheets, the
도 7은 본 발명의 디플렉터(35) 구조의 단면도이다. 상세하게는 외부다이(20)의 디플렉터 유니트(25)와 내부다이(30) 사이에, 디플렉터(35)가 설치된다. 고분자 용융물이 압출방향으로 진행될 때, 디플렉터의 틈새 보상부(36)를 통과한 지점의 원통형 발포시트에 나타난 선을 절개하여 평면시트를 생산한다 7 is a cross-sectional view of the structure of the
도 8은 본 발명의 발포시트 압출장치에서 압출 진행방향에 따라 디플렉터 통과면의 단면(a) 및 디플렉터가 통과하지 않은 면(b)의 단면을 도시한 것으로서, 이때, 1 개 이상의 디플렉터에 산(山), 골 및 원형 등 다양한 형상의 디플렉터의 틈새보상부를 형성할 수 있다. 또한, 상기 디플렉터의 틈새보상부를 테이퍼 가공 또는 라운딩 가공할 수 있다. FIG. 8 is a cross-sectional view of a deflector passing surface a and a deflector passing surface b according to the extrusion progressing direction in the foam sheet extruding apparatus of the present invention. At this time, It is possible to form a gap compensating portion of a deflector having various shapes such as a ridge, a ridge, and a circle. Further, the gap compensating section of the deflector can be tapered or rounded.
또한, 단면(a)에서 상기 디플렉터 통과 시 고분자 용융물의 두께(t)를 앞서 윙 높이(d) 대비, 5∼40%가 되도록 설계하며, 바람직하게는 10∼30%가 좋다. 이때, 디플렉터를 통과하는 고분자 용융물의 두께(t)는 윙 높이(d)보다 작아지며, 반면에, 디플렉터를 통과하지 않은 면의 단면(b)의 경우, 압출된 고분자 용융물의 두께(t)는 통과전의 두께 즉, 윙 높이(d)와 같다. In addition, the thickness t of the polymer melt at the cross-section (a) when passing through the deflector is designed to be 5 to 40%, preferably 10 to 30%, relative to the wing height (d). At this time, the thickness t of the polymer melt passing through the deflector is less than the wing height d, whereas for the cross-section b of the face that has not passed through the deflector, the thickness t of the extruded polymer melt is Is equal to the thickness before passing, that is, the height of the wing (d).
본 발명의 발포시트 압출장치의 제3특징은 본 발명의 압출 성형용 다이(10)에서 아웃사이드 다이(40) 구조를 개량하는 것으로, 상기 1 개 이상의 디플렉터를 거쳐 아웃사이드 다이(40)에서 토출된 고분자 용융물이 본 발명의 압출 성형용 다이(10) 선단의 다이 방향으로 진행되는 동안 120 내지 230℃ 온도로 유지되어 냉각이 조절되도록 설계된 것이다. 이때, 상기 온도는 고분자에 따라 설정온도를 달리할 수 있으나, 결정성 생분해성 고분자 수지를 사용할 경우, 압출 발포되면서 즉시 고화가 일어나므로 원하는 발포시트를 얻을 수 없다. 이러한 특성에 따라 온도가 설정되며, 상기 온도 230℃를 초과하면 압출 발포되는 용융 고분자 시트의 모양이 아래로 처지므로 원형을 이루기가 어려우며 또한 높은 온도로 인하여 분해하므로 원하는 발포체의 제품 품질을 얻을 수 없다.A third aspect of the foam sheet extrusion apparatus of the present invention is to improve the structure of the outboard die 40 in the extrusion die 10 of the present invention, The polymer melt is maintained at a temperature of 120 to 230 DEG C while the polymer melt advances in the direction of the die at the tip of the extrusion molding die 10 of the present invention to control the cooling. At this time, the temperature may vary depending on the polymer, but when a crystalline biodegradable polymer resin is used, a desired foam sheet can not be obtained because solidification occurs immediately after extrusion foaming. If the temperature is higher than 230 ° C, the shape of the extruded molten polymer sheet is sagged downward, so that it is difficult to form a circular shape, and since it is decomposed due to a high temperature, product quality of the desired foam can not be obtained .
상기 온도를 유지하기 위해서는 발포시트 압출장치에서 내부 다이(30)의 윙 타입블럭(23)에서부터 디플렉터(35)를 거쳐 인사이드 다이(41)까지 전기 히터라인, 뜨거운 물 라인, 스팀 라인 및 핫 오일 라인으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 연장시켜 설치한다. 이때, 인렛(43) 및 아울렛(44)으로 구성되어 상기 온도를 유지할 수 있는 전기, 뜨거운 물, 스팀 또는 핫 오일에서 선택되는 매체가 순환되도록 한다. In order to maintain the temperature, it is necessary to use an electric heater line, a hot water line, a steam line and a hot oil line from the wing-
또한, 아웃사이드 다이(40) 영역에도 전기 히터라인, 뜨거운 물 라인, 스팀 라인 및 핫 오일 라인으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 온도 유지수단을 설치할 수 있으며, 일례로, 도 3에 도시된 인렛(43') 및 아울렛(44')에는 뜨거운 물 라인, 스팀 라인 및 핫 오일 라인이 구비되어 유동매체가 순환되도록 한다. In addition, any one of temperature holding means selected from the group consisting of an electric heater line, a hot water line, a steam line, and a hot oil line may be provided in the area of the
본 발명의 또 다른 특징은 맨드렐로 이루어진 냉각기에 있어서 맨드렐 전단부의 온도를 높게 유지시키고 그 이후 맨드렐 후단부터는 충분한 냉각을 위해 통상 발포시트의 제조장치에 사용되는 냉각기 대비 2∼3배로 길이를 연장시켜 냉각을 극대화시킬 수 있으며, 더욱 바람직하게는 맨드렐 에어링을 2개 이상 설치하는 것이다.Another feature of the present invention is that in the cooling device made of mandrel, the temperature of the mandrel front end is maintained at a high level, and thereafter the length of the mandrel is 2 to 3 times longer than that of the cooler used in the manufacturing apparatus of the foamed sheet, To maximize cooling, and more preferably to install two or more mandrel air rings.
또한, 본 발명의 발포시트 압출장치에 있어서, 아웃사이드 다이(40)는 도 3의 부분 확대도에서 예시된 바와 같이, 고분자 용융물의 진행방향에 따라 일직선상으로 통과되는 지점 기준 대비, 분사각도(θ)가 5 내지 60°, 더욱 바람직하게는 10 내지 50°로 휜 방사형 구조로 다이 립(42)이 설계되는 것이다. 상기 분사각도로 인하여, 다이에서 토출된 고분자 용융물시트가 맨드렐 부위에 변형 발생 없이 접촉이 용이하게 된다. In addition, in the foam sheet extruding apparatus of the present invention, the outside die 40 may be formed in such a manner that, as exemplified in a partially enlarged view of FIG. 3, theta] is designed to have a radial structure that is bent at 5 to 60 degrees, more preferably 10 to 50 degrees. Due to the injection angle, the polymer melt sheet discharged from the die can easily contact the mandrel without deformation.
이후, 아웃사이드 다이(40)로부터 발포된 고분자 용융물이 맨드렐과 연결되어 냉각되되, 고분자 용융물의 급속 냉각을 방지하기 위하여, 상기 다이의 온도가 100∼180℃로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. Thereafter, the polymer melt expanded from the
또한, 시트품질 향상을 위하여, 급속 냉각을 방지하게 위한 기술수단으로는 상기 아웃사이드 다이(40)와 연결된 맨드렐의 선단부를 깔대기형 또는 반구형 구조로 설계하는 것이다.In order to improve the sheet quality, the tip of the mandrel connected with the
도 9는 본 발명의 발포시트 압출장치에서의 맨드렐 선단부(A)와 종래 맨드렐 선단부(B)를 비교 도시한 것으로서, 종래 맨드렐 선단부의 모서리가 작은 형태의 라운드를 가진 반면, 본 발명의 맨드렐의 선단부는 곡률반경(R)이 큰 구조로 형성됨으로써, 이러한 구조변경으로 인하여 도 9에서 도시된 "V" 공간의 공기량을 조절할 수 있다. 9 is a view showing a mandrel front end A and a conventional mandrel front end B in a foam sheet extruding apparatus of the present invention in comparison with the conventional mandrel front end. Since the tip end of the mandrel is formed in a structure having a large radius of curvature R, the amount of air in the "V" space shown in Fig. 9 can be adjusted due to such a structural change.
즉, 본 발명은 맨드렐의 선단부의 곡률반경이 큰 구조는 "V" 공간의 공기량을 감소시키고, 발포시 수지의 흐름면적을 넓게 확장하여 냉각속도를 조절하는 것이 용이하다. 따라서 얻어지는 생분해성 고분자 수지의 경우 발포시트의 품질을 조절하는 것이 용이하다. 또한 발포된 시트의 처짐을 방지할 수 있는 장점이 있다. That is, in the present invention, it is easy to reduce the amount of air in the "V" space and to broaden the flow area of the resin at the time of foaming to adjust the cooling rate. Therefore, in the case of the obtained biodegradable polymer resin, it is easy to control the quality of the foam sheet. Further, there is an advantage that deflection of the foamed sheet can be prevented.
상기 "V"에 대한 설계방법으로서, 본 발명은 맨드렐의 선단의 곡률반경(R)이 맨드렐 직경(D) 대비 11 내지 60%의 길이 비율로 라운딩된 구조로 설계한다.As a design method for the "V ", the present invention is designed such that the curvature radius R of the tip of the mandrel is rounded at a length ratio of 11 to 60% of the mandrel diameter D.
또한, 본 발명의 발포시트 압출장치에서, 고분자 용융물이 접촉되는 부위라면, 텅스텐, 몰리브덴, 테프론, 세라믹, 티타늄, 다이아몬드, 크롬, 니켈, 불소수지 등에서 선택되는 어느 하나 또는 두 개 이상의 조합으로 이루어진 물질로 코팅 및 도금 처리하여 들러붙지 않도록 설계하여 고분자 용융물의 흐름성을 향상시킨다.In the foam sheet extruding apparatus of the present invention, when the polymer melt is in contact with the material, the material is made of any one or a combination of two or more selected from tungsten, molybdenum, Teflon, ceramic, titanium, diamond, chromium, To improve the flowability of the polymer melt.
이상의 발포시트 압출장치로부터 시트표면에 골 발생 없이 외관이 개선된 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리락트산계 생분해성 고분자 수지의 발포시트를 제공할 수 있다. A foam sheet of a polystyrene, polyethylene, polypropylene or polylactic acid-based biodegradable polymer resin improved in appearance from the foam sheet extruding apparatus described above without generating bone on the sheet surface can be provided.
이러한 발포시트는 식품포장재, 산업포장재용, 생활용품 포장재 또는 농자재용 등으로서, 트레이, 컵, 컵라면 용기, 도시락, 포트, 판지용 등에 적용 가능하다. Such a foam sheet is applicable for food packaging materials, industrial packaging materials, packaging materials for household goods, agricultural materials, etc., trays, cups, cups for noodles, lunch boxes,
또한, 본 발명의 발포시트 압출장치는 결정성이 있는 수지의 경우라도 고분자의 용융 흐름성을 개선하여 적용할 수 있고, 고분자 용융물의 급속 냉각을 방지하기 위하여 냉각속도를 조절하도록 설계함으로써, 특히 결정성 생분해성 고분자 수지의 발포시트를 제공할 수 있다. Further, the foam sheet extruding apparatus of the present invention can be applied to improve the melt flowability of polymers even in the case of a crystalline resin, and by designing to adjust the cooling rate in order to prevent rapid cooling of the polymer melt, A foam sheet of a biodegradable polymer resin can be provided.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 외부다이 및 내부다이로 구성된 압출 성형 다이에서, 상기 외부다이와 내부다이 사이의 수지통로를 따라 압출 성형된 고분자 용융물이 수지통로에 설치된 윙이 위치한 부분을 제외하고 형성되도록 설계된 발포시트 압출장치를 제공하였다. As described above, the present invention relates to an extrusion die comprising an outer die and an inner die, wherein a polymer melt extruded along a resin passage between the outer die and the inner die is formed except for a portion where a wing provided in the resin passage is located Thereby providing a foam sheet extrusion apparatus designed to be designed.
또한, 본 발명의 발포시트 압출장치는 결정성이 있는 생분해성 고분자 수지를 적용할 수 있도록 압출 성형을 최적화하여 설계함으로써, 시트표면에 골 생성 없이 품질이 개선된 발포시트를 제공할 수 있다. In addition, the foam sheet extrusion apparatus of the present invention can provide a foam sheet having improved quality without bone formation on the sheet surface by optimally designing the extrusion molding so as to be able to apply the biodegradable polymer resin having crystallinity.
이에, 본 발명의 발포시트 압출장치로부터 얻은 외관이 개선된 우수한 품질의 발포시트를 이용하여 식품포장재, 산업포장재, 생활용품 포장재 또는 농자재용 등으로 적용할 수 있으며 구체적으로 트레이, 컵, 컵라면 용기, 도시락, 포트, 판지용 등으로 유용하게 활용될 수 있다.
Accordingly, the foam sheet of the present invention can be applied to a food packaging material, an industrial packaging material, a household goods packaging material, a farming material or the like by using a foam sheet of improved quality and having improved appearance obtained from the foam sheet extrusion apparatus of the present invention. Specifically, , A lunch box, a port, a board, and the like.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 종래 압출 성형용 다이 10: 본 발명의 압출 성형용 다이
20, 200: 외부다이 21, 210: 수지 입구
23: 윙 타입블럭, 22, 220: 다이 아답터
24: 콘트럴 블럭 25; 디플렉터 유니트
230: 다이 블럭 30, 300: 내부다이
31: 톱 헤드
31’, 310, 310’: 압출유로를 형성하는 경사면
32, 320: 수지통로 330: 스파이더
331: 미세구멍 34: 윙
35: 디플렉터 36: 디플렉터의 틈새보상부
40, 400: 아웃사이드 다이 42, 401: 다이 립
41, 410; 인사이드 다이
50: 중공형 고분자 용융물 500: 고분자 발포시트100: Conventional die for extrusion molding 10: Die for extrusion molding of the present invention
20, 200:
23: Wing type block, 22, 220: Die adapter
24: a
230: die
31: Saw head
31 ', 310, 310': an inclined surface
32, 320: resin passage 330: spider
331: Fine hole 34: Wing
35: Deflector 36: Clearance compensator of deflector
40, 400: Outside die 42, 401:
41, 410; Inside Die
50: Hollow polymer melt 500: Polymer foam sheet
Claims (15)
상기 B 영역의 고분자 용융물이 압출 성형되는 다이(10)가 공급 스크류가 연결된 다이 아답터(22)에 외부다이(20)와 내부다이(30)가 연결되며,
상기 외부다이(20)가 수지입구(21)를 가진 다이 아답터(22)와 상기 다이 아답터(22)에 결합된 윙 타입블럭(23) 및 상기 윙 타입블럭(23)에 결합 고정되는 아웃사이드 다이(40)로 구성하고,
상기 내부다이(30)는 전ㆍ후부에 형성하는 톱 헤드(31)와 압출유로를 형성하는 경사면(31')을 가진 환봉형태로 형성하되, 선단부에는 통상의 인사이드 다이(41)를 체결 고정시키고, 외부다이(20) 내부에 내부다이(30)를 조립할 때 윙(34)이 위치한 부분을 제외하고 외부다이(20)와 내부다이(30) 사이로 고분자 용융물이 압출되는 수지통로(32)가 형성되도록 설계하고,
상기 윙(34)을 통과한 고분자 용융물이 상기 외부다이(20)의 디플렉터 유니트(25)와 내부다이(30) 사이에 설치된 1 개 이상의 디플렉터(35)의 틈새보상부(36)를 통과하도록 설계하고, 상기 틈새보상부(36)를 통과한 지점의 원통형 발포시트에 나타난 선을 절개하여 평면시트로 성형하는 발포시트 압출장치. A polymer melt feed A region connected from the extruder; A die B region where the polymer melt is extruded; And a mandrel joint C region,
An outer die 20 and an inner die 30 are connected to a die adapter 22 to which a die 10 in which the polymer melt of the B region is extruded is connected,
The outer die 20 comprises a die adapter 22 having a resin inlet 21 and a wing type block 23 coupled to the die adapter 22 and an outer die 22 coupled to the wing- (40)
The inner die 30 is formed in the shape of a round bar having a top head 31 formed at the front and rear portions and an inclined surface 31 'forming the extrusion flow path, and a normal inner die 41 is fastened and fixed to the distal end portion A resin passage 32 through which the polymer melt is extruded is formed between the outer die 20 and the inner die 30 except for the portion where the wing 34 is located when the inner die 30 is assembled in the outer die 20 Therefore,
The polymer melt that has passed through the wing 34 is designed to pass through the gap compensating portion 36 of one or more deflectors 35 provided between the deflector unit 25 and the inner die 30 of the outer die 20 And cuts a line of the cylindrical foam sheet at a point passing through the clearance compensating part (36) to form a flat sheet.
W = [d + 15] ± 10 (1)The method of claim 4, wherein the width (W, mm) of the wing (34) is related to the thickness (d, mm) of the polymer melt extruded along the resin passage between the outer die (20) , And satisfies the following formula (1).
W = [d + 15] + - 10 (1)
L = [3.5d + 42.5] ± 10 (2)The method of claim 5, wherein the length (L, mm) of the wing (34) is related to the thickness (d, mm) of the polymer melt extruded along the resin passage between the outer die (20) (2): " (1) "
L = [3.5d + 42.5] 占 10 (2)
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