KR101873945B1 - 충전재가 보강된 구조 강화 플라스틱 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 유체, 및 상기 유체 내에 분산되어 있는 재료를 포함하며, 상기 재료는, 날카로운 블레이드형 표면을 가진 입자로 구성되어 있고, 상기 입자는, 비선형 점성 존에서 동적(kinetic) 경계층 혼합을 촉진시키기 위해 0.7보다 큰 종횡비를 가지고 있는, 조성물을 제공한다. 상기 유체 내에 분산된 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 유체는 열중합체 재료일 수 있다. 본 발명은 또한, 유체를 압출기 내로 공급하는 단계, 첨가제를 상기 압출기 내로 공급하는 단계, 재료를 상기 압출기 내로 공급하는 단계, 및 상기 재료를 상기 유체 내에 분산시키기 위해 상기 재료를 상기 압출기 내의 혼합 존을 통해 통과시키는 단계를 포함하며, 상기 재료는 상기 유체 내에서 상기 첨가제의 동적 혼합을 촉진시키기 위해, 상기 유체의 상기 경계층 내로 인입되고, 상기 동적 혼합은 비선형 점성 존에서 발생하는, 유체를 압출하는 방법을 제공한다.

Description

충전재가 보강된 구조 강화 플라스틱{STRUCTURALLY ENHANCED PLASTICS WITH FILLER REINFORCEMENTS}
본 발명은, 열가소성 재료와 같은 유체의 비선형 점성 존 내에서 첨가제의 동적 혼합(kinetic mixing)을 촉진시키기 위한 조성물에 관한 것이다.
압출 프로세스는, 엔지니어링 구조 재료를 생산하는 가장 경제적 제조 방법 중 하나이다. 통상적으로, 압출 프로세스는 균일한 단면을 가진 기다란 압출 부재를 제조하는 데에 사용된다. 부재의 단면은 원형, 환형 또는 사각형 등과 같은 여러 가지의 단순한 형상일 수 있다. 부재의 단면은 또한 내부 지지 구조를 포함하거나 불규칙한 둘레를 가지는 등 매우 복잡한 것일 수도 있다.
통상적으로, 압출 프로세스는, 공급 호퍼에 도입되는 열가소성 중합체 화합물을 사용한다. 열가소성 중합체 화합물은 분말, 액체, 입방체, 팰릿형 및/또는 임의의 다른 압출 가능한 형상일 수 있다. 열가소성 중합체는 순수한 것, 재순환된 것 또는 두 가지의 혼합물일 수 있다. 통상적인 압출기의 예는 도 1에 도시되어 있다.
플라스틱 산업에서 제조 동안에 수지 비용을 낮추기 위해 충전재(filler)를 사용하여 왔다. 통상적 충전재에는 탄산 칼슘, 활석(talc), 목질 섬유 등 다양한 것이 포함된다. 플라스틱에 충전재를 첨가하면, 비용 절약뿐만 아니라 열팽창 계수가 감소되고, 기계적 강도가 증가되며, 어떤 경우에는 밀도를 감소시킨다.
탄산 칼슘 및 활석은 구조적 안정성을 향상시키기 위한 구조 강도 또는 섬유 방향성을 가지지 않는다. 활석은 약한 반데르발스의 힘에 의해 서로 결합되어 있어서, 압력이 재료의 표면에 인가될 때 재료가 계속 다시 분열하도록 한다. 활석이 폴리프로필렌에 여러 가지 이점, 예를 들면 높은 강성도 및 향상된 치수 안정성을 부여하는 것으로 실험 결과에 의해 나타나고 있지만, 활석은 윤활 성질을 가진 미세 충전재처럼 작용한다.
탄산칼슘은 유사한 성질을 가지지만 흡수성 문제를 가지며, 그것은 환경 오염으로 인해 응용에 제한이 있다. 활석은 소수성이기 때문에 이러한 문제를 피한다.
목질 섬유는 플라스틱과의 섬유 특성 상호작용으로 인해 치수 안정성을 추가하지만, 역시 환경 오염의 문제가 있다. 이들 세 가지 일반적 충전재는 모두 경제적이지만 구조적으로 제한된다.
플라스틱 산업은, 긁힘 및/또는 손상에 대한 저항, 및 수십년간의 심미적 외관을 향상시키기 위해 노력하였다. 지난 수십년 동안 긁힘 및/또는 손상에 대한 저항을 증가시키기 위해 많은 향상이 이루어졌지만, 플라스틱 산업 및 과학자들은 여전히 어려움을 느낀다. 한 가지 도전은, 플라스틱을 더욱 견고하게 하고, 심미안적 외관을 저해하지 않으면서 비용을 유지하는 것이다. 본 출원인은, 왕겨, 사탕수수 섬유, 밀짚과 같은 농장 폐기 섬유, 및 플라스틱 내에 저비용 구조적 충전재로서 사용될 다양한 다른 충전재에 연구를 집중하였지만, 긁힘 및 손상 저항성을 증가시키는 문제를 해결하는 경제적 구조 강화 충전재를 알지 못한다. 플라스틱 완전성보다 비용에 초점을 두고 물리적 성질을 강화하기 위한 구조적 충전재의 기술적 갭에 관한 한 가지 설명이 있다.
플라스틱에 충전재를 첨가하는 것에 관련된 일반적으로 사용되는 혼합 원리에 세 가지 유형이 있다.
1. 정적 혼합: 기계적 수단을 통한 압력에 의한 힘에 의해 발생되는 흐름 또는 중력 유도 흐름에 의해 고정 물체 주위로의 액체의 흐름.
2. 동력학적 혼합(dynamic mixing): 블레이드 및 시어(sheer) 디자인의 통상적 임펠러에 의한 기계적 교반 및 이중 또는 단일 스크루 교반에 의한 액체 유도 혼합.
3. 동적 혼합(kinetic mixing): 표면에 작용하는 속도 충격 또는 서로 충돌하는 2개 이상의 액체의 충격에 의해 액체가 혼합됨.
상기 세 가지 혼합 방법은 모두, 결합되는 유체와 무관하게, 또한 혼합되는 재료가 극성, 비극성, 유기 또는 무기인지 또는 혼합되는 재료가 압축성 또는 비압축성 충전재로 충전된 재료인지와 무관하게, 혼합의 최적화를 방해하는 한 가지 사항을 공통으로 가진다.
모든 비압축성 유체는, 벽 또는 기계적 경계면에서 유체 속도가 상당히 감소되는 벽 효과 또는 경계층 효과를 가진다. 정적 혼합 시스템은, 교반을 촉진하기 위해, 이러한 저항력을 사용하여 액체를 섞거나(fold) 또는 블렌딩하기(blend) 위해 이러한 경계층을 사용한다.
동력학적 혼합은, 혼합 블레이드 또는 터빈의 형상과 무관하게, 경계층으로 인해 데드 존(dead zone) 또는 불완전 혼합이 있는 상태로 종료된다. 동력학적 혼합은, 기계적 표면에 불완전 혼합 경계층을 유지하면서 교반을 달성하기 위해 원심력에 의해 마찰 및 압축을 촉진하기 위해 경계층을 사용하도록 디자인되는 높은 시어 및 스크루 블레이드를 사용한다.
동적 혼합은 유입 스트림 상에 또한 인젝터 팁에서 속도 프로파일에 대한 경계층 효과의 문제를 가진다. 그러나, 이러한 시스템은 우난 유체 현상을 제외하고는 경계층의 효과의 문제가 최소로 된다.
다음에 경계층의 추가적 설명이 뒤따른다. 공기역학적 힘은 복잡한 방식으로 유체의 점성에 의존한다. 유체가 물체를 지나 이동될 때, 표면 바로 옆의 분자는 표면에 달라붙는다. 표면 바로 위의 분자는, 표면에 달라붙는 분자와의 충돌이 느려진다. 그러면 이들 분자는 분자 바로 위의 흐름을 느리게 한다. 분자가 표면으로부터 멀리 이동할 수록, 충돌은 물체 표면에 의해 덜 영향을 받는다. 이것은, 속도가 표면에서 영으로부터 표면으로부터 멀리 떨어진 곳에서 자유 스트림 값으로 변하는 표면 근처의 유체의 얇은 층을 형성한다. 엔지니어는 이러한 층을 경계층이라고 하는데, 그것은 경계층이 유체의 경계에서 발생하기 때문이다.
물체가 유체를 통하여 이동할 때, 또는 유체가 물체를 지나 이동할 때, 물체 근처의 유체의 분자는 교란되고 물체 주위로 이동된다. 공기역학적 힘은 유체와 물체 사이에 발생된다. 이들 힘의 크기는 물체의 형상, 물체의 속도, 물체 옆을 지나는 유체의 질량, 유체의 두 가지 다른 중요한 성질, 즉, 유체의 점성 즉 끈적끈적함 및 압축성 즉 탄성에 의존한다. 이들 효과를 적절히 모델링하기 위해, 항공우주 엔지니어들은, 상기 문제에 존재하는 다른 힘에 대한 이들 효과의 비인 상사성 변수(similarity parameters)를 사용한다. 2개의 실험이 상사성 변수에 대해 동일한 값을 가지면, 힘의 상대적 중요성은 올바르게 모델링된다.
도 2a는 스트림으로부터 표면까지의 스트림의 속도 변화를 도시하고 있다. 실제로, 상기 효과는 3차원이다. 3차원 질량의 보존으로부터, 스트림의 방향의 속도의 변화는 다른 방향의 속도의 변화를 발생시킨다. 표면 위의 흐름을 변위 또는 이동시키는 표면에 대해 직각인 작은 속도 성분이 있다. 경계층의 두께를 이러한 변위의 양으로 정의할 수 있다. 변위의 두께는 레이놀즈수에 의존하는데, 레이놀즈수는 점성력(무겁고 끈적끈적함)에 대한 관성력(변화 또는 이동에 대한 저항)의 비이며, 레이놀즈수(Re)는 속도(V)에 밀도(r)를 곱하고 특성 길이(l)를 곱하고 점성계수(μ)로 나눈 값이며, 즉, Re=V*r*l/μ이다.
도 2a로부터 알 수 있듯이, 경계층은 레이놀즈수의 값에 따라 층류(laminar(layered)) 또는 난류(무질서)일 수 있다. 낮은 레이놀즈수에 대해, 도 2a의 좌측에 도시되어 있듯이, 경계층은 층류이고, 벽으로부터 멀어질 때 스트림의 속도는 균일하게 변한다. 높은 레이놀즈수에 대해, 경계층은 난류이고, 스트림의 속도는 경계층 내에서 비정상(unsteady)(시간에 따라 변함) 소용돌이 흐름에 의해 특징지어진다. 외부 흐름은 물체의 물리적 표면에 작용하듯이 경계층의 에지에 작용한다. 따라서, 경계층은, 임의의 물체에 통상적으로 물리적 형상과 약간 다른 "유효" 형상을 제공한다. 경계층은 물체로부터 상승 또는 "분리"될 수 있고, 물리적 형상과 훨씬 다른 유효 형상을 발생시킬 수 있다. 이것은, 경계층 내의 흐름은 매우 낮은 에너지(자유 스트림에 비하여)를 가지며 압력의 변화에 의해 더 용이하게 구동되기 때문에 발생한다. 흐름 분리는 높은 영각에서의 비행기 날개 실속(stall)의 원인이 된다. 양력에 대한 경계층의 효과는 양력계수 내에 포함되고, 항력에 대한 효과는 항력계수에 포함된다.
경계층 흐름
고체 표면 근처의 유체 흐름의 부분에서 전단 응력은 중요하고, 비점성 흐름의 가정은 사용될 수 없을 것이다. 모든 고체 표면은, 유체와 고체가 경계면에서 동일한 속도를 가진다는 물리적 요구사항인 비-슬립(no-slip) 조건으로 인해 점성 유체 흐름과 상호작용한다. 따라서, 유체 흐름은 고정된 고체 표면에 의해 지체되고, 유한 저속 이동 경계층이 형성된다. 경계층이 얇게 되기 위한 요구사항은, 물체의 레이놀즈수가 크고 103 이상이어야 한다는 것이다. 이들 조건 하에, 경계층 밖의 흐름은 기본적으로 비점성이고 층에 대해 구동 기구의 역할을 한다.
이제 도 2b를 참조하면, 통상적인 저속 또는 층류 경계층이 도시되어 있다. 벽 근처의 스트림 흐름 벡터 변화의 그러한 표시는 속도 프로파일이라고 지칭된다. 비-슬립 조건은, 도시된 바와 같이 u(x, 0)=0일 것을 요구하며, 여기에서, u는 경계층에서의 흐름의 속도이다. 속도는 벽으로부터의 거리(y)에 따라 단조롭게 상승되고, 최종적으로는 유연하게 외부 (비점성) 스트림 속도(U(x))로 나타난다. 경계층의 임의의 점에서, 유체 전단 응력/ταμ는 뉴톤 유체를 가정하면 국부 속도 구배에 비례한다. 벽에서의 전단 응력의 값은 가장 중요한데, 그것은 그 값이 물체의 항력만 아니라 열전달에도 관련되기 때문이다. 경계층의 에지에서, ταμ는 점근적으로 영에 접근한다. ταμ=0인 정확한 지점은 없고, 따라서, 경계층의 두께(δ)는 통상적으로 u=0.99U인 지점으로 인위적으로 정의된다.
본 발명은, 가속 혼합을 촉진시키기 위해 고체 입자 주위를 흐르는 유체의 경계층 내의 이동 입자에 대한 마찰계수와 결합된 경계층의 정적 필름 원리를 사용하는, 경계층 마이크론 및 나노 혼합, 즉, 마이크론 및 나노 혼합 특성을 발생시키는 구조적 기계적 충전재의 효과에 관한 기술적 돌파구를 찾는 것에 촛점을 둔다.
구조적 충전재 입자 형상은, 경계층 내의 제로 속도 존(zero velocity zone)에 대한 접촉의 증가를 촉진하는 표면 거칠기의 기본적 원리에 기초한다. 경계층은, 재료가 가장 강한 접착력 또는 끈적끈적함을 가지는 곳이다. 거칠고 및/또는 날카로운 입자 표면을 가진 입자를 사용하여, 비-슬립 존(non-slip zone)에 대한 접착이 증가되고, 그것은 표면 특성을 거의 또는 전혀 가지지 않는 부드러운 입자보다 더 양호한 접착력을 촉진시킨다. 이상적 충전재 입자 사이즈는 중합체들 사이에서 다를 것인데, 그것은, 점도가 다르고, 또한 전단력 및 기계적 표면의 표면 연마에 의해 발생되는 혼합 기구가 달라, 경계층 두께의 변화를 발생시키기 때문이다. 거칠고 및/또는 날카로운 입자 표면은, 입자가 경계층에서 롤링 동적 혼합 블레이드로서 작용할 수 있게 한다. 본 발명에서 구현되는 기술적 돌파구는, 경계층이 존재하는 표면 영역 위에서의 교반에 의해 경계층을 따라 롤링하여 마이크로 혼합을 발생시키는 날카로운 에지를 가진 경화된 입자에 촛점을 둔다.
이러한 기술은 다음의 이점을 포함한다.
­ 비싼 중합체를 값싼 구조 재료로 대치함으로써 발생하는 비용 절감.
­ 더 많은 유기 재료를 플라스틱에 합체하는 능력을 증가시킴으로써 발생하는 비용 절감.
­ 고레벨의 유기 및/또는 구조 재료에 의해 생산성을 증가시킴으로써 발생하는 비용 절감.
­ 경계 혼합에 의해 발생하는 큰 기계적 표면 상의 증가된 혼합을 통한 첨가제 및/또는 충전재의 더 양호한 분배(disbursement).
­ 중합체의 속도 및 압축이 통상적 혼합 작동 동안에 표면에 충격을 줌으로써 발생하는, 큰 표면 영역을 따라 롤링하는 입자의 그라인딩 및 절단 효과에 의한 중합체의 더욱 양호한 혼합.
­ 경계층 내에서 항력(drag)이 경화 입자의 롤링 동적 마찰에 의해 대치되어, 경계층에 의해 발생되는 기계적 표면 상의 마찰계수의 감소.
­ 마찰계수가 생산 출력에 직접 영향을 주는 압출, 취입(blown) 또는 사출 성형 프로세스에 있어서, 경계층 내의 마찰계수의 감소에 의한 플라스틱 제조의 생산성 증가.
­ 마감 프로세스 동안에 재료가 내부에서 및 주위에서 흐르는 다이, 몰드 등을 포함하여 모든 기계적 표면 상의 경계층에서 동적 혼합에 의해 발생되는 연마 효과로 인해, 충전재 사용 여부와 무관한 플라스틱 상의 표면 품질 향상.
­ 경계층의 자체 세정의 특성을 가지도록, 동적 혼합에 의한 경계층 제거의 촉진.
­ 열전달이 주로 전도성이지만 정체 필름이 열전달 표면에서 강제 대류를 발생시키는 정체 필름으로 간주되는 경계층 내의 동적 혼합으로 인한 열전달의 강화.
경계층에서의 동적 혼합을 위해 사용되는 고체 입자는 다음의 특성을 가질 필요가 있다.
­ 입자의 물리적 형상은, 경계층 표면을 따라 롤링 또는 텀블링을 하는 능력을 입자가 가질 수 있게 하는 특성을 가져야 한다.
­ 입자의 혼합 효율은, 정적 마찰보다 동적 마찰을 촉진시키기 위해 제로 속도 존 또는 비-슬립 중합체 표면과 상호작용하도록, 표면 거칠기에 따라 증가한다.
­ 입자는, 입자의 텀블링 또는 롤링 효과를 통해 동적 혼합을 촉진하기 위해 유체가 입자 주위에서 변형되도록, 충분한 경도를 가져야 한다.
­ 입자는, 흐름을 제한하는 증가된 표면 거칠기의 부정적 효과를 증가시키고 입자를 경계층으로부터 벌크 유체로 제거할 수 있는 끌림 현상을 입자가 경계층 내에서 가지지 않도록, 동적 롤링 마찰을 사용하여 입자가 롤링 또는 텀블링하도록, 사용되는 재료의 경계층에 비례하는 사이즈를 가져야 한다.
­ 입자는, 입자 사이즈 및 표면 거칠기에 기초하여, 혼합 프로세스 동안에 경계층 내에서 벌크 유체로부터 재연결될 수 있어야 한다.
­ 입자는 고체 또는 다공성 재료, 인조 재료, 또는 천연 광물 또는 암석일 수 있다.
입자의 물리적 형상
구형 입자는, 동시에 발생하는 다음의 두 가지 현상으로 인해 이상적이지 않다. 첫번째 현상은 비-슬립 존에서의 입자의 표면 마찰에 관련되고, 두번째 현상은, 입자의 롤링 또는 텀블링하는 능력에 영향을 주는, 유체 속도에 의해 입자에 인가되는 구동력에 관련된다. 구동력은, 경계층의 상부 반부 상의 유체 흐름에 의해 발생된다. 입자 형상은 구형, 삼각형, 다이아몬드형, 사각형 등일 수 있지만, 반평면(semi-flat) 또는 평면 물체는 양호하게 텀블링하지 못하기 때문에 덜 바람직하다. 반평면 또는 평면 물체는 덜 양호하게 텀블링을 하는데, 그것은, 단면 표면 영역이 두께에 인가되는 유체 마찰에 대해 저항이 적기 때문이다. 그러나, 혼합 형태의 교반이 바람직하기 때문에, 이상한 형태의 텀블링이 바람직한데, 그것은 이상한 텀블링이, 동력학적 무작위 발생 혼합 존을 형성하기 때문이다. 이들 무작위 혼합 존은, 적은 수의 혼합 블레이드로 작동하는 대형 혼합 블레이드를 가지는 것과 유사하다. 어떤 것은 빨리 회전하고, 어떤 것은 느리게 회전하지만, 최종 결과는 모드 혼합되는 것이다. 비탄성 특성을 덜 가지는 점성이 더 많은 재료에서, 입자에 의한 동적 혼합은 입자의 표면 거칠기 및 날카로운 에지로 인해 절단 및 그라인딩 효과를 발생시킬 것이다. 입자는 평활한 곡선 표면을 포함하는 3차원 표면 영역을 가질 수 있다.
통상적 압출 및 사출 성형 플라스틱은 PP, PE, PB, HDPP, HDPE, HDPB, 나일론, ABS 및 PVC인데, 그것들은, 경도가 플라스틱이 재료 성질에 비례하는, 산업에서 사용되는 유형 중 일부이다. 경성 충전재를 플라스틱에 첨가함으로써, 플라스틱의 고유 물리적 성질보다 더욱 긁힘 및/또는 손상에 저항하는 더 거칠고 더 내성이 강한 플라스틱이 재구성될 수 있다. 일반적 충전재는, 각각 모스의 경도 스케일 1을 가지는 탄산칼슘 및 활석이다. 그러나, 2.5 이상의 경도를 가진 구조 충전재를 사용하는 것이 바람직하다.
경성 구조 충전재로서 사용하기에 적합한 다양한 환경 안정성 재료가 플라스틱 제조 산업에서 상업적으로 평가되지 않았다. 이들 충전재는 구조적인 것이지만, 경성, 경중량 및 환경적으로 안정하다. 이들 충전재가 상업적으로 사용되지 않았던 이유 중 몇 가지는, 형성하고 다루기 어렵다는 것이다. 또한, 이들 재료는 전체 사용된 충전재 만큼 경제적이 아닐 수 있다. 다음의 경중량 구조 충전재는 마이크론 범위에서 경도, 밀도, 및 입자 사이즈가 유사하지만, 플라스틱 산업에서 널리 사용되지 않았다.
유리 또는 세라믹 마이크로 구(sphere)는 수십년 동안 상업적으로 이용 가능하였다. 구는 플라스틱 제조에서 다소 성공을 거두었지만, 주로 코팅, 접착제, 및 복합 시장에 사용되었다.
퍼얼라이트는, 건설용 제품, 건설용 경중량 콘크리트 및 음식물 첨가제에 주로 사용된 천연 (silicous) 암석이다.
소듐 포타슘 알루미늄 실리케이트(화산 유리)는, 출력을 향상시키고 첨가제를 위해 강화된 혼합 특성을 발생시키기 위해, 소성 흐름 조절자로서 사용되는 마이크론 분말이다.
앞에서 언급한 구조적 충전재는, 창유리, 모래, 및 양호한 품질의 강철 칼 블레이드와 동일한 5.5의 모스의 스케일 경도를 가져, 플라스틱 표면을 긁을 통상적 재료에 입자 및 동일한 경도를 첨가한다. 이들 구조적 충전재는 약한 힘에 의해 함께 유지되지 않는다. 따라서, 구조적 충전재는 견고한 형상을 유지하고, 활석에서 볼 수 있는 분자층들 사이의 약한 화학적 결합의 분열과 관련되는 윤활 특성을 가지지 않는다., 5.5의 모스의 스케일 경도를 가진 입자는, 통상적으로 플라스틱 표면을 손상시킬 만큼 단단하다. 따라서, 긁힘 및/또는 손상에 대한 저항은, 플라스틱 제형에 합체되는 충전재의 전단 경도에 의해 향상된다. 구조적 충전재는 바람직하게 경중량이고 0.18 내지 0.8 g/cm3 범위의 밀도를 가지며, 화석 및 탄산칼슘은 2.50 내지 2.80 g/cm3 범위의 밀도를 가진다. 따라서, 경성 구조적 충전재는 플라스틱 제형의 밀도를 감소시킨다.
최근에 마이크로 구는 향상된 강도로 인해 압출된 플라스틱에 사용하는 데에 관심을 끌었고, 향상된 강도로 인해 마이크로 구는 기계적 압력에 부셔지지 않고 견딜 수 있게 되었다. 마이크로 구의 강도가 증가함에 따라, 제조 비용이 감소되고, 그로 인해 마이크로 구는 플라스틱에 대해 이상적 구조적 충전재가 되었다.
고려할 만한 다른 충전재 재료에 발포 퍼얼라이트가 포함된다. 발포 퍼얼라이트는, 재료의 고유 특성이며 압출 프로세스에 부셔지지 않고 견딜 수 없는 마이크로 버블 및 튜브로 인해, 플라스틱 산업에서 압출 프로세스에서 상업적으로 사용되지 않았다. 충전재의 분쇄 효과는, 압출 제품의 치수 안정성에 영향을 미치고 응요에 따라서는 허용 불가할 수 있는 유량의 불일치성을 증가시킨다. 이러한 이유로, 퍼얼라이트는 플라스틱 분야에서 구조적 충전재로서 상업적 실용성에 이르르지 못 하였다. 퍼얼라이트는 미세하게 분쇄될 수 있으며, 그것은 제품의 분쇄 강도를 상당히 향상시켜, 재료가 기계적 압출 압력 프로세스에 견디는 능력을 가질 수 있게 하여, 치수 안정성을 얻는다. 이 재료가 충전재로서 채택되지 않은 한 가지 이유는, 재료가 원래의 형상에서 압력 하에 분쇄하는 능력을 가진다는 것이다.
미세하게 분쇄된 퍼얼라이트는, 더 높은 압력에 견딜 미세 메시와 동일한 물리적 특성을 가진다. 미세 분쇄된 퍼얼라이트는 현재 필터 매체로서 물 처리 시스템에 사용된다.
예로서, 연성 재료 상에서 롤링하는 경성 구는, 이동 감압(moving depression)에서 이동한다. 재료는 전방에서는 압축되고, 후방에서는 리바운드하여, 후방에서 재료는 완전히 탄성이며, 압축 시에 저장된 에너지는 후방에서 구(sphere)로 복귀된다. 그러나, 실제 재료는 완전히 탄성은 아니어서, 에너지 분산이 발생하며, 결과적으로 롤링의 동적 에너지가 된다. 정의에 따라, 유체는 정적 전단 응력에 견딜 수 없는 재료 연속체이다. 전단 응력에 대해 복원 가능한 변형으로 반응하는 탄성 고체와는 다르게, 유체는 복원 불가 흐름으로 반응한다. 복원 불가 흐름은, 경계층에서 동적 기계적 혼합을 위한 구동력으로서 사용될 수 있다. 경계층에서의 속도가 입자에 관성력을 발생시키는 동안에 접착을 발생시키기 위해, 비-슬립 존의 표면에 롤링 동적 마찰 및 증가된 유체 달라붙음의 원리를 사용함으로써, 관성력은, 사용된 혼합 기구 즉 정적, 동력학적 또는 동적 혼합과 무관하게 기계적 프로세스 장비의 표면을 따라 입자를 회전시킨다.
도 1은 압출기의 다이어그램을 도시한다.
도 2a는 경계층 개념의 도식적 설명이다.
도 2b는 저속 또는 층류 경계층의 도식적 설명이다.
도 3은 압출기를 통한 열가소성 플라스틱의 처리량에 대한 퍼얼라이트 첨가제의 효과를 도시하는 그래프이다.
도 4는 압출기를 통한 열가소성 플라스틱의 처리량에 대한 소듐 포타슘 알루미늄 실리케이트(SPAS)의 효과를 도시하는 그래프이다.
도 5는 압출기를 통한 열가소성 플라스틱의 처리량에 대한 목재 입자의 효과를 도시하는 그래프이다.
분사 분쇄 프로세스 동안에, 입자들은 패각상 파쇄(conchoidal fracture)를 통해 날카로운 에지를 형성하도록 서로 충돌한다. 어떤 입자 사이즈 선택에서는 다른 중합체 선택에 의해 다른 효과가 발생될 것이지만, 입자의 성능을 발생시키는 것은 이러한 에지 효과이다. 소듐 포타슘 알루미늄 실리케이트의 에지 효과는 충전재, 구조적 충전재, 안료, 섬유, 및 다양한 다른 재료를 열가소성 플라스틱 및 중합체 재료에 합체시키는 것을 용이하게 한다.
분사 분쇄에 날카로운 에지 효과를 발생시킬 재료에는, 다양한 다른 채광 가능한 재료 내의 경석(pumice), 퍼얼라이트, 화산 유리, 모래, 부싯돌, 슬레이트 및 화강암이 포함된다. 소형 입자 사이즈를 가진 날카로운 에지를 발생시키기 위해 분사 분쇄 또는 다른 관련 분쇄 프로세스에 의해 프로세스될 수 있는 강철, 알루미늄, 황동, 세라믹, 재순화된 및/또는 새로운 창 유리와 같은 다양한 인조 재료가 있다. 열거된 예 외에도, 재료가 모스의 경도 스케일로 2.5인 충분한 경도를 가지는 한, 다른 재료도 적합할 수 있다.
모스의 경도 스케일에 의해, 날카로운 에지 효과를 발생시켜, 현대의 플라스틱, 중합체, 페인트 및 접착제에 합체될 표면 인장 조절제 및 구조적 충전재로서 작용할 후보로서 작용할 2.5보다 경성이 높은 다양한 재료가 있다는 것이 명백하다. 모스 스케일은 아래에 제시된다.
경도 광물 절대 경도
1 활석(Mg3Si4O10(OH)2) 1
2 석고(CaSO4·2H2O) 2
3 방해석(CaCO3) 9
4 형석(CaF2) 21
5 인회석(Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) 48
6 정장석(Orthoclase Feldspar)(KAlSi3O8) 72
7 석영(SiO2) 100
8 황옥(Al2SiO4(OH-,F-)2) 200
9 강옥(Al2O3) 400
10 다이아몬드(C) 1500
모스의 스케일은 순수 순서 척도(purely ordinal scale)이다. 예를 들면, 강옥(9)은 황옥(8)의 2배만큼 견고하지만, 다이아몬드(10)는 강옥의 4배만큼 견고하다. 아래의 표는 경도계로 측정된 절대경도의 비교를 나타낸다.
아래의 표는 레벨들 사이에 들어갈 수 있는 추가적 물질을 포함한다.
경도 물질 또는 광물
1 활석
2 석고
2.5 내지 3 순금, 은, 알루미늄
3 방해석, 구리 동전
4 형석
4 내지 4.5 백금
4 내지 5 철
5 인회석
6 정장석
6 티탄
6.5 황철광
6 내지 7 유리, 유리질 순규석
7 석영
7 내지 7.5 석류석
7 내지 8 경화강
8 황옥
9 강옥
9 내지 9.5 금강석
10 다이아몬드
>10 초경풀러라이트(Ultrahard Fullerite)
>10 집중 다이아몬드 나노봉(Aggregated diamond nanorods)
입자 표면 특성
입자 혼합 효율은 입자의 표면 거칠기가 증가되면 증가된다. 표면 거칠기를 증가시키는 것은 두 가지 효과를 가진다. 첫번째 효과는, 표면 거칠기 및 입자 형상이 비-슬립 존 또는 점착성 영역에 대한 표면 접착을 강화하는 것인데, 그것은 입자 롤링 또는 텀블링에 대한 저항을 발생시킨다. 두번째 효과는 입자가 롤링 및 텀블링하는 능력에 대한 저항을 추가하는데, 그것은 충격 유체와의 기계적 상호작용을 더 강하게 한다. 표면을 가로지르는 유연한 구형 볼 롤링의 예에서, 비-슬립 존과의 상호작용 접착은 최소이고, 중합체에 대한 효과는 큰 동력학적 혼합을 발생시키지 않는다. 재료가 거칠고 및/또는 날카롭거나 또는 둘 다이면, 동력학적 혼합은 롤링에 대한 저항을 가져, 블레이드형 텀블링 효과를 발생시키고, 그것은 거칠기 및 기계적 동적 회전에 의해 교반을 발생시킨다.
입자 경도 및 거칠기
혼합 블레이드 및 고전단 혼합 장비는 통상적으로 경화강으로 이루어지고, 중합체는 혼합 동안에 적용되는 기계적 교반보다 부드럽다. 이들 입자들은 관통하기 때문에, 올바르게 작용하기 위해서는 형상을 유지하는 능력이 필요하다. 분자들 사이의 화학적 상호작용이 실험되었고 경도에 기초하여 분류되었다. 모스의 스케일 상의 구리로 시작하여 최소 경도 2.5 이상이면 단일 통과 입자에 대해 이러한 혼합 프로세스를 위해 충분히 거칠 것이다.
충전재 입자는 경계층 영역에 비례하여 사이즈가 정해져야 한다. 사이즈는 통상적으로 u=0.99U인 지점으로서 임의로 정의된다. 따라서, 입자의 이론적 시작 직경은 u=0.99U인 표면에 대해 직각으로 측정된 높이이다. 경계 존에서의 동적 혼합과 관련되는 변수를 계산하는 데의 어려움을 추가하는 여러 가지 인자들이 있는데, 예를 들면:
1. 조절된 경계층 상호작용을 발생시키는 충전재 로딩(loading),
2. 점도 미분을 발생시키는 벽을 통한 열전달,
3. 스크루 교반에 의해 유도되는 전단 효과 및 지속적으로 증가되는 압축, 및
4. 재료의 점도, 밀도 등과 같은 물리적 성질을 변화시키는 화학적 반응이다.
혼합의 동력학은, 프로세스 산업에서 가장 복잡한 기계 화학적 상호작용 중 하나이다. 입자 사이즈는 제품에 따라 변할 것이며, 최적화는 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있다. 실험에 의하면, 25 메시 제품과 800 메시 제품 사이에 많은 차이가 있는 것으로 보이지 않는다. 두 경우에, 입자는 경계층 혼합 존에 대각선으로 영향을 미쳤다.
적절한 입자 사이즈를 선택하는 한 가지 접근법은, 항력 계수를 증가시킴으로써 특정 입자 사이즈가 경계층 역효과를 발생시키는 때를 판정하는 것이다. 대부분의 프로세스에서, 이것은 혼합 사이클 동안에 모터 앰프 인입량(motor amp draw)의 증가를 모니터링함으로써 식별될 수 있다. 앰프가 증가하면, 입자 사이즈는 감소되어야 한다.
다른 접근법은, 모터 앰프 인입량의 증가 없이 교반 속도가 증가될 수 있는지를 보는 것인데, 그것은 경계층에서의 동적 혼합에 의한 마찰 감소를 나타낸다. 예를 들면, 도 3은 주어진 스크루 rpm에서 압출기를 통한 열가소성 플라스틱의 처리량을 도시하고 있다. 8%의 퍼얼라이트의 첨가제는 스크루의 45rpm에 대한 처리량을 압출기의 기본보다 증가시키는 것을 알 수 있다.
도 4는, 기본 재료에 대한 소듐 포타슘 알루미늄 실리케이트 분말의 첨가제는 압출기가 이전에 가능하였던 것보다 높은 rpm에서 가동될 수 있게 하여, 동일한 장비에서 더 많은 처리량을 발생시키는 것을 도시하고 있다. 장비의 제한으로 인해, rpm 상한이 얻어질 수 없었다.
도 5는, 목재의 농도가 플라스틱의 52% 내지 73%이고 2%의 퍼얼라이트과 목재의 혼합물일 때에도, 퍼얼라이트 없는 49% 목재 농도에 비하여 우수한 처리량 비율이 여전히 얻어질 수 있는 것을 도시하고 있다.
화학 산업에서, 기계 장비 선택을 위한 유체 흐름 성질 및 열전달 성질을 계산하기 위한 실험 방법 및 균질 액체 및 경계층 상대 두께를 위한 표가 형성되었다. 동일한 프로파일 가정이 경계층에서 혼합을 증가시키는 작용을 하도록 입자 사이즈의 시작점으로서 본 특허에 합체된다.
경계층에 대한 입자의 재결합
입자는 혼합 동안에 벌크 유체 내에 휩쓸려 들어가면 경계층과 다시 상호작용하도록 선택될 수 있다. 기계적 교반을 통해 흐르는 모든 유체 재료는 최소 저항의 경로를 취한다. 속도 프로파일은 점성 매체 내로 이동하도록 저항 입자에 의해 교반에 영향을 받는다. 따라서, 유체 흐름에 저항을 발생시키는 입자는 통상적으로, 유체가 더 자유롭게 흐를수 있도록 경계층을 향한다. 입자 사이즈가 크면, 경계층 표면에 인가되는 유체 속도 힘에 저항하기에 경계층 내의 점착력이 충분하지 않아, 입자를 유체 현탁액 내로 되돌려 쓸어넣기 때문에, 입자가 유체 현탁액 내에 구속될 수 있다. 작은 사이즈를 가진 입자는, 입자가 벌크 유체 흐름 내에 순간적으로 현수되더라도, 동적 혼합을 촉진하도록 표면 거칠기에 의해 발생되는 점착력에 기초하여 경계층 내에서 자연적으로 재결합될 것이다.
광물 처리 기술은 수 세기 동안 매우 전문화되었다. 광물 처리 기술은 여러 가지 방법에 의해 입자를 분리시키고 입자를 더 작은 입자로 형성하는 능력을 가진다. 0.7보다 큰 종횡비 내의 날카로운 에지와 유사한 특성을 가진 바람직한 3차원 블레이드를 발생하기 위한 이들 고도로 전문화된 고체 또는 다공성 재료의 경우에, 재료는 충격 분사 분쇄되거나 분사 분쇄 처리되어야 한다. 충격 분사 분쇄는, 프로세스 재료가 입자의 파괴 효과를 발생시키도록 경화 표면을 때리는 프로세스이다. 분사 분쇄에서, 대향하는 분사는 재료에 파괴 효과 즉 패각상 파쇄가 발생시키도록, 프로세스 재료를 자체에 충격을 주게 한다. 동적 혼합 입자의 효율은, 표면 날카로움 즉 블레이드형 에지의 발생에 기인한다(표 2와 그 첨부물 참조).
볼 분쇄 프로세스는 재료를 배치(batch) 프로세스에서 텀블링시켜, 바람직한 표면 특성 예를 들면 날카로움을 제거한다. 열가소성 압출에서 입자로서 사용하기 위해, 고체 광물 또는 암석은 10 내지 20 이하의 메시의 입자로 정련되어야 한다. 이것은, 재료를 충격 분사 분쇄 또는 분사 분쇄 프로세스에 공급하기 위한 통상적 시작점이다. 이것은, 바람직한 입자 사이즈를 발생시키기 위해 일반적으로 이용 가능하고 산업에서 공지된 다양한 방법에 의해 달성될 수 있다. 바람직한 광물 또는 암석은 패각상의 파편을 발생시킬 수 있어야 한다. 이것은 3차원 형상을 가진 칼날형 에지 효과를 확실하게 한다. 다공성 광물 또는 암석의 경우에, 충격 분사 또는 분사 분쇄 동안에 충격 시에 타격되고 파괴되는 기공의 특성은 3차원 칼날형 에지 형상의 입자를 발생시킨다. 거칠고 불균일한 표면이 몇몇 혼합 응용에 충분하더라도, 이 경우에, 입자가 날카로울 수록 결과는 더 양호하다. 분사 분쇄 후의 기준 입자 사이즈를 위해 표 2와 그 첨부물을 참조하기 바란다. 3차원 형상 및 0.7보다 큰 종횡비를 가진 날카로운 에지를 발생시키는 유리, 세라믹, 및 금속과 같은 인조 재료, 및 모스의 스케일로 2.5의 최소 경도를 충족시키는 다양한 다른 유형의 재료가 사용될 수 있다. 통상적으로 이들 재료를 사용하는 충격 분사 또는 분사 분쇄 프로세스는, 평균 5 내지 60μm의 입자를 단일 패스로 발생시킨다. 유리와 같은 인조 재료는, 분사 분쇄가 아닌 입자를 분쇄하는 기계적 롤러 밀에 의해, 0.7 이상의 종횡비를 가진 바람직한 3차원 날카로운 에지를 가진 입자로 프로세스될 수 있다. 이것은 분사 분쇄 전의 원료 공급 작은 유리 입자(raw feed small glass particles)의 첨부물의 사진에 명백하게 도시되어 있다.
열가소성 플라스틱과 관련하여 일반적으로 사용되는 다른 충전재 재료는 목질 섬유이다. 상기 재료가 실제로 혼합을 강화하는지 입증하기 위해, 이것에 접근하는 가장 양호한 방식은, 불량한 흐름 성질을 가진 고점성 재료를, 압축 가능하며 유기인 고밀도 폴리프로필렌 무기 섬유 목재 재료와 혼합하는 것이다. 이것이 중요한 이유는, 무기 및 유기 재료가 혼합이 어렵기 때문이다.
목재 플라스틱 복합물을 압출하는 것과 관련된 제한 인자는, 재료가 에지에 크리스마스 트리형 효과를 보이는 "에지 효과"이다. 어떤 경우에는, 이러한 크리스마스 트리 효과는, 거칠은 에지를 발생시키는 경계층 효과에 의해 발생되는, 압출기로부터 나오는 다이 상에서 끌리는 재료의 적절하지 않은 혼합 및 저항으로 인한 것이다. 이러한 문제를 극복하기 위해 윤활제를 제형(formulation)에 첨가하는 것이 산업에서 일반적이다. 윤활제는 재료가 경계층 위에서 더 쉽게 흐를 수 있게 하여, 프로세스 재료의 최대 처리량을 나타내는 에지 효과가 나타날 때까지, 압출 스크루의 rpm을 증가시킴으로써 처리량이 증가될 수 있게 한다. 실험 절차에서, 상기와 동일한 시각적 외양이, 압출기 스크루 rpm에 의해 제어된 가장 신속한 처리량의 표시자로서 사용되었다.
실험 #1
질량 퍼센트로 측정된 기본 제형
3% 윤활제: 아연스테아르산염(zinc stearate) 및 에틸렌 비스테라마이드 왁스(ethylene bissteramide wax)
7% 활석: 리오 틴토(Rio Tinto)로부터의 니크론 403(Nicron 403)
41% 열가소성 플라스틱: 0.5의 MFI와 .953의 밀도를 가진 HDPE
49% 목재 충전재: 아메리칸 우드 화이버로부터 구입한 상업상 분류된 60 메시 이스턴 화이트 파인(eastern white pine)
재료는 공급 전에 5분 동안 4' 직경 및 1.5' 깊이의 드럼 블렌더에ㅜ 의해 건식 블렌딩되었다.
압출기는 23 L/D를 가진 35mm 원추형 카운터-회전 트윈 스크루이었다.
프로세스 온도는 320℉이었으며, 모든 런(run)에 걸쳐 일정하였다.
두 가지 다른 재료가 사용되었으며, 이들 불활성 경성 충전재가,
1. 출력을 향상시키고 첨가제를 위한 강화된 혼합 성질을 발생시키기 위해 플라스틱 흐름 조절제로서 사용된 마이크론 분말인 소듐 포타슘 알루미늄 실리케이트(화산 유리). 5.5 모스의 스케일 경도의 800 메시 중실 재료(Rheolite 800 분말), 및
2. 익스팬디드 퍼얼라이트(Expanded Perlite)는 건설 제품에 주로 사용되는 천연 실리커스(silicous) 암석, 건축용 경량 콘크리트 및 음식 첨가제용 절연재. 5.5 모스의 스케일 경도의 500 메시 다공성 재료
이었다는 것을 입증하기 위해 기본 제형에 첨가되었다.
실험 #2
에지 효과가 나타나기 전의 기본 재료 최대 처리량
rpm 19 = 13.13
소듐 포타슘 알루미늄 분말을 사용하여 에지 효과 전의 최대 처리량
0.5%, 22 rpm = 15.75, 전체 처리량 증가 19.9% 또는 약 20%
1%, 22 rpm = 19.5, 전체 처리량 증가 48.5%
압출 시에 퍼얼라이트 첨가제의 효과
에지 효과가 나타나기 전의 기본 재료 최대 처리량
rpm 19 = 13.13
실험 #3
퍼얼라이트를 사용한 최대 처리량
실험 #3의 결과는 도 2에서 볼 수 있다.
8%, rpm 45 = 21.13, 전체 처리량 증가 60.9%
16%, rpm 45 = 21.13, 전체 처리량 증가 44.7%
25%, rpm 45 = 21.13, 전체 처리량 증가 5.33%
33%, rpm 45 = 21.13, 전체 처리량 증가 16.1%
퍼얼라이트의 높은 퍼센티지가 선택된 이유는, 이러한 재료가 단지 충전재일뿐이라는 가능성을 제거하기 위한 것이다. 33%에서도 경계층과 상호작용하는 3차원 칼날 블레이드 입자의 에지 효과는 여전히 기본 재료보다 큰 16%의 향상을 보였다. 재료의 처리량은 더 높을 수 있었지만, 압출기의 rpm 제한은 45이었고, 재료는 수동 공급되었는데, 이것이, 본 출원인이 25%에서 처음에는 그러한 경량 재료를 공급하는 어려움으로 인해 처리량이 감소한 것으로 믿는 이유이며, 33%에 도달하였을 때에 그것을 알았다.
실험 #4
처리량에 대한 목재의 효과
실험 #4의 결과는 도 4에서 알 수 있다.
에지 효과가 나타나기 전의 기본 재료 최대 처리량
rpm 25 = 17.68
퍼얼라이트의 농도는 시작점 2%로 일정하게 유지되었다
52%, rpm 45 = 27.60, 전체 처리량 증가 60.9%
59%, rpm 45 = 26.25, 전체 처리량 증가 48.7%
64%, rpm 45 = 17.00, 전체 처리량 증가 36%
69%, rpm 45 = 24.33, 전체 처리량 증가 37%
74%, rpm 30 = 19.46, 전체 처리량 증가 10%
이러한 실험이 선택된 이유는, 무기 재료 내로의 경량 유기 충전재의 로딩이 증가하여, 에지 효과가 신속히 증가하였기 때문이다. 74%까지는 rpm이 최대치에 있었기 때문에 최대 출력에 다시 도달하지 못했는데, 74%에서는 에지 효과를 방지하기 위해 rpm이 30으로 감소되어야 하였다. 압출 프로세스에서 압축성 섬유는 경계층을 따라 빗질처럼 작용한다. 목질 섬유는, 이들 경성 재료를 경계층 내에 봉입하여 영구히 제거하는 능력을 가진, 벽에 대해 압출한 후에 밀도가 .04g/cm 내지 1.2g/cm까지 상승하는 압축성 충전재이다. 이러한 재료가 압축 하에 놓이고 멀리 쓸려지는 때에도 이러한 재료가 재료 내의 베드(bed) 내에 있지 않는 더욱 연성의 재료를 절단할 수 있게 하는 것은, 블레이드를 가진 3차원 입자 형상의 효과이다.
이러한 재료가 경계층에서 작동하고 자체 세척된다는 입증이 있었다. 시험 런의 첫째 날에, 재료를 그래프에 보여진 순서로 가동하였다. 동일한 조건, 재료, 및 기상 하에서의 목재 충전재 실험 전의 시험 런의 둘째 날에, 기본 재료는 처리량의 상당한 증가가 있었다.
첫째 날, 에지 효과가 나타나기 전의 기본 재료 최대 처리량
rpm 19 = 13.13
둘째 날, 에지 효과가 나타나기 전의 기본 재료 최대 처리량
rpm 25 = 17.68, 전체 증가 34.6%
이것은, 경계층을 자체 세척하는 첫째 날로부터의 고농도의 퍼얼라이트에 의해 장비의 내부가 연마됨으로 인한 것이었다. 이러한 연마된 표면은 둘째 날에 동적 경계층 혼합 장비에 부정적 효과를 가졌는데, 그것은 연마된 표면에서의 끌림으로 인한 마찰계수가 작기 때문에 경계층이 감소 또는 얇게 되었기 때문이다. 그것은, 날카로운 블레이드형 에지를 가진 재료의 3차원 형상이, 경계층의 두께가 변하더라도 우수한 동적 롤링 능력을 제공하고, 또한 압출 프로세스의 동력학적 혼합에 지속적 압축력을 제공하는 것을 뜻한다.
경계층 동적 혼합 입자는 다양한 방식으로 산업에 도입될 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 시장에서:
­ 입자는 플라스틱 제조업자로부터의 팰릿형 형상에 합체되고 생산 증가 플라스틱으로서 판매될 수 있다.
­ 입자는 안료 공급자에 의해 유색 팰릿에 합체되고 신속 분산 팰릿형 안료로서 판매될 수 있다.
­ 입자는 무기 또는 유기 충전재로 팰릿화된 상태로 합체되고 자체 습식 충전재로서 판매될 수 있다.
­ 입자는 건식 분말 내에 합체되고, 화재 지연재, 살균제, 및 충전재 등과 같은 자체 습식 분말로서 판매될 수 있다.
­ 입자는 액체 안료, 가소제, UV 안정제, 발포제 및 윤활제 등을 위한 분배제로서 액체 내에 합체될 수 있다.
경계층 동적 혼합 입자는 페인트 산업에서 사용될 수 있는데:
­ 입자는 안료, 가소제, 살균제, UV 안정제, 화재 지연재 등의 분산 특성을 증가시키기 위해 페인트 내에 합체될 수 있다.
­ 입자는, 재료를 덜 소비하고, 양호한 혼합 및 분산 특성 혼합을 통해 동일한 색을 생산하는 것을 보조하기 위해, 페인트 점포에서 발견되는 주문 혼합 스테이션에서 안료에 합체될 수 있다.
­ 입자는, 화재 지연재, 충전재 등을 분산시키는 것을 보조하기 위해, 첨ㄷ가제 제조자로부터의 건식 분말 내에 합체될 수 있다.
­ 입자는, 경계층 혼합을 촉진하는 벽을 따른 혼합을 증가시키기 위해 스프레이 캔 내에 합체될 수 있다.
­ 입자는, 우레탄, 요소, 및 에폭시 등을 혼합하는 표면 영역 혼합 또는 경계층 및 액체 대 액체 경계면 경계층 혼합을 더욱 양호하게 촉진하기 위해 2-성분 혼합 재료 내에 합체될 수 있다.
­ 입자는, 화학적 세척제의 연속적 재순환을 통해 스프레이 장비를 세척하기 위해 사용되는 윤활제 패키지 내에 합체될 수 있다.
경계층 동적 혼합 입자는 윤활제 산업에서 사용될 수 있다.
입자는 고체 입자, 즉 차량, 보우트, 비행기, 자전거의 내부 오일, 외부 오일 등이기 때문에, 이러한 첨가제의 온도의 단절 없이 더욱 양호한 적심(wetting)을 발생시키는 경계층 마찰 존을 낮춤으로써 표면 주위의 더욱 양호한 흐름을 촉진시키기 위해 오일 내에 합체될 수 있다.
입자는, 층이 얇기 때문에 시간의 경과에 따라 끈적끈적하게 될 가능성이 적은 얇은 층으로서 오일이 더욱 균일하게 분산될 수 있게 하기 위해, 전체 가정 청소를 위해 오일 내에 합체될 수 있다.
입자는, 압력이 인가되었을 때 경계층이 동적 이동성을 가지고 이동하기 때문에, 유체 이동에 더욱 양호한 반응을 발생시키는 모든 유형의 브레이크 유체(break fluids), 유압 유체 내에 합체될 수 있다.
입자는, 연료의 더욱 양호한 공급을 촉진하고, 입자가 여전히 세척 효과를 가지는 배기를 포함하는 연소의 전체 흐름 경로를 통해 경계층에서 상호작용하는 입자로 인한 자체 세정 작용을 촉진하기 위해, 연료 내에 합체될 수 있다.
입자는 정련소로부터 직접 윤활제 및 분배제로서 첨가될 수 있다. 입자는 차량의 윤활 효과 및 시스템의 세척을 보조할 뿐만 아니라, 또한 경계층 내에서의 슬러지 유형의 재료로 형성되는 잔여물로 인한 가솔린 펌프의 수명을 증가시킬 것이다.
경계층 동적 혼합 입자는 흐름 특성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 관, 펌프 시스템 및/또는 프로세스 장비를 통해 흐르는 대부분의 액체 재료는, 자체 세정 효과에 의해 동적 경계층 혼합을 촉진함으로써 본 기술이 항력을 감소시킬 수 있는 표면 형상과 무관하게 항력 계수에 기초하는 경계층 효과를 받는다. 이것은 관 및 프로세스 장비가 최적 레벨로 작동할 수 있게 할 것이다.
경계층 동적 혼합 입자는 열전달을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 경계층은 동적으로 이동되기 때문에 더 이상 정체 유체 열전달 존이 아니고, 이것은 양쪽에서 열전달 특성을 증가시킨다. 이제, 정체 경계층은 한쪽만 아니라 양쪽에서 액체 대 액체 및 유체 대 표면의 강제 대류로 변환되었다.
경계층 동적 혼합 입자는 음식, 제약, 및 농업 산업에서 사용될 수 있다. 입자의 선택은 음식 및 약품에 의해 승인될 수 있기 때문에, 음식을 플랜트를 통해 패키징으로 프로세스하는 것이 강화될 수 있고, 프로세스 장비는 물건들을 더욱 완전히 혼합할 수 있다.
따라서, 본 발명은 주제를 수행하고, 상술한 목적 및 이점, 및 본 발명에 고유한 목적 및 이점을 양호하게 얻을 수 있다. 바람직한 본 실시예가 이러한 설명의 목적으로 설명되었지만, 여러 가지 변경 및 수정이 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 변경 및 수정은 청구항에 정의된 본 발명의 정신에 포함된다.
이미지 # 명칭
1 200 노바사이트(Novacite) 처리(processed) 1
2 200 노바사이트 처리 2
3 200 노바사이트 처리 3
4 200 노바사이트 비처리(unprocessed) 1
5 200 노바사이트 비처리 2
6 200 노바사이트 비처리 3
7 재(Ash) 1
8 재 2
9 재 3
10 헤스(Hess) 경석 등급 2 처리 1
11 헤스 경석 등급 2 처리 2
12 헤스 경석 등급 2 처리 3
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Figure 112010069383790-pct00009
Figure 112010069383790-pct00010
Figure 112010069383790-pct00011
Figure 112010069383790-pct00012
이미지 # 명칭
1 헤스 경석 등급 2 비처리 2
2 헤스 경석 등급 2 비처리 3
3 헤스 경석 등급 2 비처리 4
4 캔사스(Kansas) 광물 1
5 캔사스 광물 2
6 캔사스 광물 3
7 경석 등급 3 처리 1
8 경석 등급 3 처리 2
9 경석 등급 3 처리 3
10 경석 등급 3 비처리 1
11 경석 등급 3 비처리 2
12 경석 등급 3 비처리 3
13 경석 등급 3 비처리 4
14 경석 퍼얼라이트 미세(Pumice Pearlite Fines) 2
15 경석 퍼얼라이트 미세 3
16 경석 퍼얼라이트 미세 런(Pumice Pearlite Fines Run) 1-2
17 경석 퍼얼라이트 미세 런 1-3
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Figure 112010069383790-pct00014
Figure 112010069383790-pct00015
Figure 112010069383790-pct00016
Figure 112010069383790-pct00017
Figure 112010069383790-pct00018
Figure 112010069383790-pct00019
Figure 112010069383790-pct00020
Figure 112010069383790-pct00021
Figure 112010069383790-pct00022
Figure 112010069383790-pct00023
Figure 112010069383790-pct00024
Figure 112010069383790-pct00025
Figure 112010069383790-pct00026
Figure 112010069383790-pct00027
Figure 112010069383790-pct00028
Figure 112010069383790-pct00029
이미지 # 명칭
1 경석 퍼얼라이트 미세 1
2 경석 퍼얼라이트 미세 런 1-1
3 실브리코(Silbrico) 27-M 1
4 실브리코 27-M 2
5 실브리코 27-M 3
6 전략 재료(Strategic Material) 1
7 전략 재료 2
8 전략 재료 3
9 전략 재료 4
10 전략 재료 런(Strategic Material Run) 5 3
11 전략 재료 런 5 1
12 전략 재료 런 5 2
13 화이트 암석(White Rock) 1
14 화이트 암석 2
15 화이트 암석 3
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Figure 112010069383790-pct00032
Figure 112010069383790-pct00033
Figure 112010069383790-pct00034
Figure 112010069383790-pct00035
Figure 112010069383790-pct00036
Figure 112010069383790-pct00037
Figure 112010069383790-pct00038
Figure 112010069383790-pct00039
Figure 112010069383790-pct00040
Figure 112010069383790-pct00041
Figure 112010069383790-pct00042
Figure 112010069383790-pct00043
Figure 112010069383790-pct00044

Claims (85)

  1. 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법으로서,
    상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계;
    상기 기계적 처리 장치를 통해 지나가는 상기 유체의 처리량을 측정하는 단계;
    상기 유체가 상기 기계적 처리 장치를 통해 지나갈 때, 상기 기계적 처리 장치의 모터의 제1 모터 인입량을 측정하는 단계;
    패각상 표면(conchoidally fractured surface) 및 평평하지 않은 3차원 표면 영역(non-flat three-dimensional surface area)을 가지는 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계;
    상기 기계적 처리 장치를 통해 지나가는 상기 유체 및 상기 입자의 처리량을 측정하는 단계;
    상기 유체 및 상기 입자가 상기 기계적 처리 장치를 통해 지나갈 때, 상기 모터의 제2 모터 인입량을 측정하는 단계; 및
    상기 기계적 처리 장치를 통해 지나가는 상기 유체 및 상기 입자의 마찰을 감소시키는 상기 유체의 경계층에서의 동적 혼합(kinetic mixing)을 상기 입자가 촉진시키는지 아닌지를 결정하기 위하여, 상기 유체의 처리량과 상기 유체 및 상기 입자의 처리량을 비교하는 것과 상기 제1 모터 인입량과 상기 제2 모터 인입량을 비교하는 것 중 하나를 수행하는 단계;
    증가된 처리량과 감소된 모터 인입량 중 하나를 촉진시키도록 상기 기계적 처리 장치 내로 공급될 상기 입자의 크기를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체의 처리량을 측정하는 단계는, 에지 효과(edge effect)가 상기 기계적 처리 장치를 빠져나가는 유체에 나타날 때까지 상기 기계적 처리 장치의 알피엠(rpm)을 증가시킴으로써 결정되는 상기 유체의 제1 최대 처리량을 측정하는 단계를 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체 및 상기 입자의 처리량을 측정하는 단계는, 에지 효과가 상기 기계적 처리 장치를 빠져나가는 유체에 나타날 때까지 상기 기계적 처리 장치의 알피엠을 증가시킴으로써 결정되는 상기 유체 및 상기 입자의 제2 최대 처리량을 측정하는 단계를 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체에서 첨가제 분산의 증가를 얻기 위하여, 상기 경계층에서 입자 상호작용을 촉진시키도록, 상기 제2 모터 인입량이 상기 제1 모터 인입량보다 큰 경우, 상기 입자의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입자의 크기를 선택하는 단계는, 제1 모터 교반 속도에서의 상기 제1 모터 인입량과 제2 모터 교반 속도에서의 상기 제2 모터 인입량을 비교하는 단계를 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계 이전에, 상기 유체에 충전재를 추가하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계 이후에, 상기 경계층에서 혼합되는 상기 입자로 상기 기계적 처리 장치를 연마하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 처리 장치는, 개방단 단일 통로이거나 또는 재생 작업을 위해 연속적인 연결부를 가진 펌프 또는 처리 장치인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입자는 33% 미만이 포함되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 표면 영역은 평활하게 만곡된 형상을 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 열가소성 재료인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계 이전에, 상기 기계적 처리 장치 내로 첨가제를 공급하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유체 내부에서 상기 첨가제의 동적 혼합을 촉진시키도록 상기 입자는 상기 유체의 경계층으로 이동하고, 상기 동적 혼합은 비선형 점성 존에서 발생하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 첨가제는 충전재(filler)인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 첨가제는 안료(pigment)인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 첨가제는 섬유인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여, 상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계 이전에, 상기 입자를 제트 밀링하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여, 상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계 이전에, 상기 입자를 롤러 밀링하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 입자는 2.5보다 큰 모스 경도 값을 가진, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 유체에서 상기 입자를 동적 혼합하는 동안 텀블링(tumbling)을 통하여 상기 입자의 연속적인 상호작용에 의해 상기 기계적 처리 장치의 기계적 부품을 자체 세척하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 입자는 다공성 재료인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 충전재를 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 처리 장치 내로 상기 유체를 공급하는 단계는, 충격 혼합(impingement mixing)을 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 표면 영역은 평활한 블레이드형 표면을 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 유체를 공급하는 단계 및 상기 기계적 처리 장치에서 상기 입자를 공급하는 단계는, 상기 경계층의 표면 영역 상에서 롤링하는 상기 입자에 의해 발생된 그라인딩 및 절단 효과에 의해 상기 유체를 혼합하는 단계를 포함하고,
    유체 유동이 상기 기계적 처리 장치의 표면과 연속적으로 접촉하며,
    상기 표면 위로 유동하는 상기 유체에 의해 발생된 상기 유체의 동적 텀블링을 통해 상기 입자가 상기 유체와 충돌하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 상기 기계적 처리 장치의 스크류(screw)와 배럴(barrel) 사이에 있는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 입자는 펠릿(pellet)으로 통합되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 기름인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 페인트인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 방화제인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  32. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 열전달 유체인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  33. 제1항에 있어서,
    상기 입자는, 상기 유체가 상기 기계적 처리 장치를 통해 유동하는 동안, 상기 기계적 처리 장치의 표면을 세척하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  34. 장치를 통해 유동하는 유체에서 사용하기 위한 개선된 첨가제로서,
    상기 유동하는 유체는 흐름 속도(U) 및 경계층 유동 속도(u)를 가지고,
    충전재 로딩, 열전달, 전단 효과, 및 화학 반응에 의해 상기 흐름 속도(U) 및 상기 경계층 유동 속도(u)가 영향을 받고,
    개선사항으로서, 패각상 표면 및 평평하지 않은 3차원 표면 영역을 가지고, 이론적 시작 직경과 동일한 직경을 가지는 입자를 포함하고,
    상기 입자의 이론적 시작 직경은 u=0.99U 인 표면까지 측정된 높이에 의해 정의되는, 개선된 첨가제.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 3차원 표면 영역은 평활한 블레이드형 표면을 포함하는, 개선된 첨가제.
  36. 삭제
  37. 제34항에 있어서,
    상기 3차원 표면 영역은 평활한 곡선 표면을 포함하는, 개선된 첨가제.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 제트 밀링된 재료를 포함하는, 개선된 첨가제.
  39. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 볼 밀링된 재료를 포함하는, 개선된 첨가제.
  40. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 롤러 밀링된 재료를 포함하는, 개선된 첨가제.
  41. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 2.5보다 큰 모스 경도 값을 가진, 개선된 첨가제.
  42. 제34항에 있어서,
    상기 입자는, 상기 유체가 상기 입자 주위로 유동할 때 상기 유체를 변형시키기에 충분한 경도를 가짐으로써, 상기 입자의 텀블링 또는 롤링 효과를 통해 동적 혼합을 촉진시키는, 개선된 첨가제.
  43. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 상기 유동하는 유체의 경계층에 남아 있는 크기이고,
    동적 롤링을 발생시켜 상기 경계층에서 혼합을 만들어내기 위하여, 상기 경계층 위로 유동하는 유체가 상기 입자를 롤링 또는 텀블링하도록, 상기 입자가 상기 경계층에 대해 적절한 크기를 가지는, 개선된 첨가제.
  44. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 동적 혼합에 의해 상기 유동하는 유체의 경계층 회복(renewal)을 촉진하는, 개선된 첨가제.
  45. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 다공성 재료인, 개선된 첨가제.
  46. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 중실 재료(solid material), 다공성 재료, 인조 재료, 및 천연 광물로 이루어진 그룹에서 선택되는, 개선된 첨가제.
  47. 제34항에 있어서,
    상기 유체는 상기 장치의 스크류와 배럴 사이에 있는, 개선된 첨가제.
  48. 제34항에 있어서,
    상기 장치는, 개방단 단일 통로이거나 또는 재생 작업을 위해 연속적인 연결부를 가진 펌프 또는 처리 장치인, 개선된 첨가제.
  49. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 상기 유체에서 첨가제 분산의 증가를 얻기 위하여 상기 유동하는 유체의 경계층에서 상호작용하는, 개선된 첨가제.
  50. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 펠릿으로 통합되는, 개선된 첨가제.
  51. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 기름으로 통합되는, 개선된 첨가제.
  52. 제34항에 있어서,
    상기 입자는 페인트로 통합되는, 개선된 첨가제.
  53. 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법으로서,
    상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계;
    박벽, 블레이드형, 및 완만하게 만곡된 박벽으로 구성된 그룹에서 선택된 평평하지 않은 3차원 표면 영역 및 패각상 표면을 가지는 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계;
    상기 유체에서 첨가제 분산의 증가, 또는 혼합 사이클 동안 일정한 암페어 수에서 상기 기계적 처리 장치를 통과하는 상기 유체의 처리량의 증가, 또는 모터 앰프 인입량의 증가 없이 교반 속도의 증가 중 하나를 얻도록, 경계층에서 상호작용을 위해 상기 입자의 크기를 조절하는 단계; 및
    상기 유체 내부에서 상기 입자를 분산하는 단계
    를 포함하고,
    상기 입자는 상기 유체 내부에서 동적 혼합을 촉진시키도록 상기 유체의 경계층으로 이동하고, 비선형 점성 존에서 발생하는 상기 동적 혼합은 상기 경계층에서의 항력(drag)에 의해 발생된 마찰 계수의 감소로 이어지고,
    상기 유체 및 상기 입자는 최종 생성물에 포함되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 입자는 2.5보다 큰 모스 경도 값을 가진, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계 이후에, 상기 유동하는 유체의 경계층에서 혼합되는 상기 입자로 상기 기계적 처리 장치를 연마하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  56. 제53항에 있어서,
    상기 기계적 처리 장치는, 개방단 단일 통로이거나 또는 재생 작업을 위해 연속적인 연결부를 가진 펌프 또는 처리 장치인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  57. 제53항에 있어서,
    상기 입자는 33% 미만이 포함되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  58. 제53항에 있어서,
    상기 3차원 표면 영역은 평활하게 만곡된 형상을 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  59. 제53항에 있어서,
    상기 3차원 표면 영역은 평활한 블레이드형 표면을 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  60. 제53항에 있어서,
    상기 유체는 열가소성 재료인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  61. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치를 통해 유동하는 상기 유체 내로 첨가하는 단계 이전에, 상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여 상기 입자를 제트 밀링하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  62. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치를 통해 유동하는 상기 유체 내로 첨가하는 단계 이전에, 상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여 상기 입자를 롤러 밀링하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  63. 제53항에 있어서,
    상기 유체에서 상기 입자를 동적 혼합하는 동안 텀블링을 통하여 상기 입자의 연속적인 상호작용에 의해 상기 기계적 처리 장치의 기계적 부품을 자체 세척하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  64. 제53항에 있어서,
    상기 입자는 다공성 재료인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  65. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 상기 기계적 처리 장치 내로 공급하는 단계 이전에, 첨가제를 상기 유체 내로 첨가하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  66. 제65항에 있어서,
    상기 첨가제는 충전재인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  67. 제65항에 있어서,
    상기 첨가제는 안료인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  68. 제65항에 있어서,
    상기 첨가제는 섬유인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  69. 제65항에 있어서,
    상기 입자는, 상기 유체 내부에서 상기 첨가제의 동적 혼합을 촉진시키도록 상기 유동하는 유체의 경계층으로 이동하고, 상기 동적 혼합은 비선형 점성 존에서 발생하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  70. 제53항에 있어서,
    상기 기계적 처리 장치를 통한 상기 유체의 유동은, 충격 혼합을 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  71. 제53항에 있어서,
    상기 기계적 처리 장치에서 상기 유체를 유동시키는 것과 상기 입자를 첨가하는 단계는, 상기 유동하는 유체의 경계층의 표면 영역 상에서 롤링하는 상기 입자에 의해 발생된 그라인딩 및 절단 효과에 의해 상기 유체를 혼합하는 단계를 포함하고,
    유체 유동이 상기 기계적 처리 장치의 표면과 연속적으로 접촉하며,
    상기 표면 위로 유동하는 상기 유체에 의해 발생된 상기 입자의 동적 텀블링을 통해 상기 입자가 상기 유체와 충돌하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  72. 제53항에 있어서,
    상기 유체는 상기 기계적 처리 장치의 스크류와 배럴 사이에 있는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  73. 제53항에 있어서,
    상기 입자는 펠릿으로 통합되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  74. 제53항에 있어서,
    상기 유체는 기름인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  75. 제53항에 있어서,
    상기 유체는 페인트인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  76. 제53항에 있어서,
    상기 유체는 방화제인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  77. 제53항에 있어서,
    상기 유체는 열전달 유체인, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  78. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여, 상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계 이전에, 상기 입자를 제트 밀링하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  79. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여, 상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계 이전에, 상기 입자를 롤러 밀링하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  80. 제53항에 있어서,
    상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여, 상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계 이전에, 상기 입자를 충격 제트 밀링(impact jet milling)하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  81. 제53항에 있어서,
    상기 입자는, 열전달 유체, 안료, 2-성분 혼합 재료, 윤활제, 유압 유체, 및 연료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유체에 통합되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  82. 제1항에 있어서,
    상기 입자를 패각상으로 파쇄하기 위하여, 상기 기계적 처리 장치 내로 유체를 공급하는 단계 이전에, 상기 입자를 충격 제트 밀링(impact jet milling)하는 단계를 더 포함하는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  83. 제1항에 있어서,
    상기 입자는 중실 재료, 다공성 재료, 인조 재료, 및 천연 광물로 이루어진 그룹에서 선택되는, 기계적 처리 장치를 통과하는 유체 유동을 증가시키는 방법.
  84. 제34항에 있어서,
    상기 입자는, 열전달 유체, 안료, 2-성분 혼합 재료, 윤활제, 유압 유체, 및 연료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유체에 통합되는, 개선된 첨가제.
  85. 삭제
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