KR102484744B1 - 동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치 - Google Patents

동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치에 관한 것으로서, 압출기 스크류 구간에서 원료의 혼련과 분산이 잘 이루어지도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 원료를 1차적으로 혼합 및 반죽하기 위한 가압 니더(130)와; 반죽물을 압출기(200)측으로 공급하는 반죽기(100)와; 상기 반죽물을 가락형태로 배출하는 압출기(200)를 포함하여 구성되는 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치에 있어서, 상기 반죽기(100)는, 호퍼(110)와, 상기 호퍼(110)의 하부에 구비되는 트윈형 콘 피더(120)를 포함하여 구성되고; 상기 트윈 콘 피더(120)는, 챔버(122)와; 상기 챔버(122)의 일측에 구비되는 동력전달부(124)와; 상기 챔버(122)의 내측에 구비되어 반죽물을 가압하면서 압출기(200)측으로 이송시키는 반죽스크류(126); 및 반죽물이 압출기(200)로 이송되도록 하는 토출구(128);를 포함하여 구성되며, 상기 압출기(200)는, 수평으로 배치되는 스크류 커버와, 상기 스크류 커버 내부에 삽입되는 압출 스크류(220)를 포함하여 구성되고, 상기 압출 스크류(220)는, 복수의 단위 압출 스크류가 연이어 조립되어 구성되고, 2개의 압출 스크류(220)가 나란하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

Description

동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치{PLASTIC COMPOUND EXTRUDER HAVING CO-ROTATING TWIN SCREW}
본 발명은 동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라스틱 원료를 반죽하여 펠릿 형태로 압출하는 압출장치에서, 압출기의 스크류를 같은 방향으로 회전하는 2개의 스크류로 구성하여 원료의 혼련(混鍊)및 분산(分散) 효과를 향상시켜 고품질의 컴파운드를 제조할 수 있고, 스크류의 구조를 복수의 스크류 세그먼트가 스크류 샤프트에 끼워져 조립되는 형태로 구성함으로써, 원료의 특성에 따라 스크류의 형상을 자유롭게 변경하여 1대의 압출장치로 다양한 원료를 압출할 수 있도록 한 동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치에 관한 것이다.
천연자원의 하나인 목재는, 비교적 높은 강도를 지니고 있고 자연친화적이며 시각적인 미감을 제공하는 장점이 있어, 오래전부터 건축자재를 비롯한 다양한 분야에 널리 사용되어 왔다.
그러나 상기한 목재는, 해충에 취약하고 화재의 위험이 있으며 수분에 의해 썩게 되어 강도가 약해지는 등의 단점이 있고, 벌목에 따른 환경파괴의 문제점이 제기되고 있다.
이에 따라 가공하기 쉽고 가벼우며 목재의 단점을 보완할 수 있는 플라스틱 재질이 목재를 대체하여 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 플라스틱은, 성형성이 우수하고 생산성이 높으며 균일한 품질로 생산할 수 있다는 장점이 있으나, 분해가 되지 않는다는 단점이 있다.
또한 플라스틱은, 열에 약하고 나무소재에 비해 외관이 미려하지 못하며, 외부충격에 약하다는 단점이 있다.
상기한 목재 및 플라스틱 소재의 단점을 보완하고 이들의 장점을 활용하기 위한 소재로서, 목재와 플라스틱을 결합제로 합성한 우드 플라스틱 복합체(WPC: Wood Plastic Composite)가 개발된 바 있다.
상기한 우드 플라스틱 복합체는, 인체에 무해하고 재활용할 수 있는 친환경 제품으로 최근 시장 규모가 증가하는 추세에 있다.
상기 우드 플라스틱 복합체 원료로는, 다양한 수종의 목재 및 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀 수지가 사용되고 있다.
상기 폴리염화비닐을 이용한 우드 플라스틱 복합체는, 가볍고 표면이 매끈하여 실내용 인테리어 재료로 널리 활용되고 있는데, 연소시 다이옥신과 유독가스 등을 배출하는 문제가 있고, 열 분해시 차르(Char)가 잔류하게 되어 재가공 후 열적 안정성이 취약하다는 단점이 있다.
상기 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 수지는, 유리전이온도가 매우 낮은 열가소성 고분자로서, 비교적 값이 싸고, 내약품성, 내수성, 절연성이 우수하며 다른 물질과의 공중합을 통해 다양한 물성을 갖게 된다는 장점이 있다.
상기한 목분과 플라스틱 수지는, 압출장치를 통해 작은 원기둥 형상인 펠릿(Pellet)형태로 제조되고(이를 통상 '컴파운드'라 한다), 이 펠릿형태의 컴파운드를 성형하여 각종 제품을 생산하고 있다.
도 1 은 종래의 펠릿 컴파운드 제조장치의 일례를 나타낸 것으로서, 원료를 개량하는 원료개량장치(10)와, 상기 원료개량장치(10)를 통해 개량된 원료를 제공받아 가락형태로 압출하는 압출장치(20)와, 상기 압출장치(20)를 통해 뽑아진 가락을 냉각시키는 냉각장치(30)와, 상기 냉각장치(30)를 통해 냉각된 가락을 일정크기로 절단시켜 펠릿 형태로 절단하는 절단장치(40)와, 상기 절단장치(40)를 통해 형성된 펠릿의 크기를 선별하고 이물질을 제거하는 선별장치(50) 및 상기 선별장치(50)를 통해 선별된 펠릿을 일정량씩 자동 포장하는 포장장치(60)로 구성된다.
상기한 종래의 컴파운드 제조장치에 의하면, 플라스틱 수지와 목분을 혼합하여 펠릿 형태의 컴파운드를 제조할 수가 있다.
그런데 종래의 펠릿 컴파운드 제조장치는, 플라스틱 수지와 목분 외에 다른 첨가제, 예컨대 하드보드, 펄프, 낙엽, 왕겨, 난연제 등을 첨가할 경우에는, 재료의 혼합 및 압출이 잘 되지 않는다는 문제가 있다.
이에 따라 컴파운드의 품질이 저하되고, 이를 원료로 사용하여 제조하는 최종 제품의 품질도 떨어진다는 문제점이 있다.
또한 플라스틱과 인조목분 외에 다양한 첨가제를 첨가하여 컴파운드를 압출하게 되면, 제조장치에 부하가 많이 작용하게 되어 고장의 발생이 빈번하다는 문제점이 있다.
또한 종래의 제조장치는, 압출다이의 전체 형상이 원형으로 되어 있고 압출다이의 압출구멍이 방사상으로 형성되어 있다.
이에 따라 압출다이를 통해 배출되는 가락상태의 압출물이 서로 엉키기 쉽다는 문제가 있다.
또한 인조목분 플라스틱 컴파운드를 압출할 경우에는, 압출속도를 증가시킬 수가 없어 하루에 2~3톤 밖에 생산할 수 없다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 "난연 인조목분 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치"를 제안하여 특허 제10-2179536호로 등록을 받은 바 있다.
상기한 압출장치는, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 원료를 1차적으로 혼합 및 반죽하기 위한 가압 니더(130)와; 상기 가압 니더(130)에서 1차적으로 반죽된 반죽물을 공급받아 재차 반죽하여 점성을 향상시키면서 반죽물을 압출기(200)측으로 공급하는 반죽기(100)와; 상기 반죽기(100)와 연결되어, 상기 반죽기(100)를 통해 제공되는 반죽물을 가락형태로 배출하는 압출기(200)를 포함하여 구성되고; 상기 반죽기(100)는, 호퍼(110) 및 트윈 콘 피더(120)를 포함하고; 상기 트윈 콘 피더(120)는, 챔버(122)와; 상기 챔버(122)의 일측에 구성되는 동력전달부(124)와; 상기 챔버(122)의 내측에 구성되어 반죽물을 가압하면서 압출기측으로 이송시키는 반죽스크류(126); 및 상기 챔버(122)의 일단에 구성되어 상기 반죽스크류(126)로 이송되는 반죽물이 압출기(200)로 이송되도록 하는 토출구(128);를 포함하여 구성된다.
상기한 구조의 압출장치에 의하면, 압출스크류의 길이를 압출다이의 압출구멍 대비 1 : 20 ~ 25 로 길게 형성함으로써, 반죽물의 혼합성을 향상시킬 수가 있다.
또한 트윈 콘 피더를 전체적으로 원뿔형으로 구성하면서 전방을 향해 서로 모아지도록 배치함으로써, 충분한 반죽에 의해 반죽물의 점성을 향상시킬 수가 있다.
그런데 상기한 압출장치를 제조하여 실제로 사용해 본 결과 다음과 같은 단점이 발견되었다.
첫째, 종래의 압출장치는, 압출기의 스크류가 단일의 스크류로 구성되어 있어 원료의 혼련 및 분산 효과 향상에 한계가 있다.
이로써 엘라스토머 등과 같이 분산이 잘 되지 않는 원료를 사용할 경우에는, 고품질의 컴파운드를 제조하기가 어렵다는 문제가 있다.
둘째, 종래의 압출기 스크류는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크류 날개의 형상이 전체 길이에 걸쳐 동일하게 형성되어 있다.
이로써 원료의 특성에 맞게 스크류 날개의 형상을 변경시킬 수 없고, 만일 이를 변경하려면 스크류 전체를 교체하여야 하는 문제가 있다.
대한민국 특허공보 제10-2018686호(2019.09.04. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1935566호(2019.01.04. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1537642호(2015.07.20. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 압출기 스크류 구간에서 원료의 혼련과 분산이 잘 이루어지도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 원료의 종류에 구애받지 않고 다양한 원료를 사용하여 플라스틱 컴파운드를 제조할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 원료의 특성에 따라 압출기 스크류의 형상을 자유롭게 변경하여 사용할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 1대의 압출장치로 다양한 물성을 갖는 컴파운드를 제조할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고품질의 플라스틱 컴파운드를 제조할 수 있도록 하여 제품 경쟁력을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 압출기 스크류를 간편하게 유지 보수할 수 있도록 하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원료를 1차적으로 혼합 및 반죽하기 위한 가압 니더와; 상기 가압 니더에서 1차적으로 반죽된 반죽물을 공급받아 재차 반죽하여 점성을 향상시키면서 반죽물을 압출기측으로 공급하는 반죽기와; 상기 반죽기를 통해 공급되는 반죽물을 가락형태로 배출하는 압출기를 포함하여 구성되는 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치에 있어서, 상기 가압 니더는, 내부에 구비된 블레이드와 상부에 구비되는 가압판에 의해 컴파운드 원료 및 첨가제를 혼합하여 1차로 반죽하고, 이렇게 1차로 반죽된 반죽물은 반죽기의 상부로 공급되며, 상기 반죽기는, 호퍼와, 상기 호퍼의 하부에 구비되는 트윈형 콘 피더를 포함하여 구성되어, 상기 가압 니더로부터 투입되는 반죽물을 반죽하여 압출기로 공급하고, 상기 트윈 콘 피더는, 챔버와; 상기 챔버의 일측에 구비되는 동력전달부와; 상기 챔버의 내측에 구비되어 반죽물을 가압하면서 압출기측으로 이송시키는 반죽스크류; 및 상기 챔버의 일단에 구비되어 상기 반죽스크류로 이송되는 반죽물이 압출기로 이송되도록 하는 토출구;를 포함하여 구성되고, 상기 반죽스크류는, 동력전달부의 일단이 연결되는 축 및 상기 축의 외주연에 구비되는 반죽날개를 포함하여 구성되고, 상기 축은, 일단이 동력전달부와 연결되고 타단은 토출구가 위치된 부분까지 연장되며, 상기 축은, 2개의 축으로 형성되고 중심축선이 전방을 향해 모아지는 형태로 구성되며, 상기 반죽날개는, 축의 외주연에 스크류 형상으로 구성되며 전체적으로 원뿔형으로 형성되고, 토출구측으로 갈수록 촘촘히 구비되며, 상기 압출기는, 수평으로 배치되는 스크류 커버와, 상기 스크류 커버 내부에 삽입되는 압출 스크류를 포함하여 구성되고, 상기 압출 스크류는, 복수의 단위 압출 스크류가 연이어 조립되어 구성되고, 2개의 압출 스크류가 나란하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전하며, 상기 스크류 커버는, 복수의 단위 스크류 커버가 연속적으로 조립되어 구성되어 전체적으로 하나의 스크류 커버가 되고, 상기 단위 스크류 커버는, 양단에 플랜지를 구비하고, 중앙에 2개의 샤프트 홀을 구비한 사각통 형태로 구성되며, 상기 샤프트 홀에 2개의 압출 스크류가 삽입되고, 상기 압출 스크류는, 원형의 스크류 샤프트와, 상기 스크류 샤프트에 연이어 끼워지는 복수의 스크류 세그먼트를 포함하여 구성되며, 상기 압출 스크류는, 제1 이송부와, 용융 및 혼합부와, 제2 이송부와, 제2 혼합부와 밀봉부와, 배기부 및 배출부를 포함하여 구성되고, 상기 압출 스크류의 제1 이송부, 용융 및 혼합부, 제2 이송부, 제2 혼합부, 밀봉부, 배기부 및 배출부의 스크류 날개는, 서로 다른 형상과 피치를 갖고, 상기 제1 이송부에서는 스크류 날개의 피치가 후방으로 갈수록 짧게 형성되고, 상기 용융 및 혼합부에서는 스크류가 직선형으로 형성되며, 상기 용융 및 혼합부에는 다양한 형상의 스크류 세그먼트가 끼워져 조립되고, 상기 배출부 스크류 날개 피치는 배기부보다 조밀하게 형성되며, 상기 배기부 구간에 가스 배출부가 더 구비되고, 상기 단위 스크류 커버의 외측에 오일 공급장치가 더 구비되며, 상기 단위 스크류 커버에 히터가 더 구비되고, 상기 단위 스크류 커버에 압출상태를 육안으로 확인할 수 있는 투시창이 더 구비되며, 상기 압출기의 후방에, 복수의 압출구멍을 수평으로 구비한 직사각형 형태의 압출다이가 연결되고, 상기 압출다이는, 기다란 직사각형 형상으로 구비되어 반죽물이 여러 가락 형태로 한꺼번에 압출되도록 하며, 상기 압출구멍은, 복수의 열(列)로 구성되면서, 수직선상에 상호 겹치지 않도록 교호되는 방식으로 엇갈리게 배치되어 압출시 압출물이 서로 엉키지 않고 신속하게 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 의하면, 동일한 방향으로 회전하는 트원 스크류에 의해 원료의 혼련과 분산 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이로써 분산이 잘 되지 않는 원료를 사용하더라도 고품질의 플라스틱 컴파운드를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한 원료의 종류에 구애받지 않고 다양한 원료를 사용하여 플라스틱 컴파운드를 제조할 수 있는 효과가 있다.
특히 통상의 PE, PET, PP 뿐만 아니라, 생분해 플라스틱, 광분해 플라스틱, 열가소성 수지 등을 사용하여 플라스틱 컴파운드를 쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한 압출기 스크류를 각 단위 세그먼트로 제조하고 이들을 스크류 샤프트에 끼워 조립하는 구조이므로, 스크류 날개 형상을 자유롭게 변경할 수 있다,
이로써 원료의 특성에 맞게 스크류의 형상을 변경함으로써, 불량품의 발생을 줄일 수 있고, 컴파운드 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 스크류 커버가 조립식으로 구성되므로, 압출 스크류의 유지 보수 작업이 간편해지는 효과가 있다.
또한 원료를 반죽하는 트윈 콘 피더를 전체적으로 원뿔형으로 구성하면서 전방을 향해 서로 모아지도록 배치함으로써, 원료가 압출되기 전에 충분히 반죽되도록 하는 효과가 있다.
또한 원료가 압출되는 압출다이를 전체적으로 직사각형 형상으로 형성함으로써, 반죽물이 압출다이에 충분히 체류한 후 치밀하게 압출되도록 하는 효과가 있다.
또한 압출시 반죽물의 장력이 유지되면서 자연스럽게 압출되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 펠릿 컴파운드 제조장치의 구성도.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치의 측면도 및 평면도.
도 3은 종래 기술에 따른 반죽기의 평면도.
도 4는 종래기술에 따른 압출기의 측단면도.
도 5는 본 발명에 따른 압출장치의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 압출장치의 평단면도.
도 7은 도 6의 A-A 선 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 압출기 단위 유닛의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 압출 스크류를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 압출 스크류의 조립과정을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 압출 스크류의 측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 압출장치의 특징부를 설명하기에 앞서, 먼저 플라스틱 컴파운드(이하 간단히 '컴파운드'라 한다) 제조용 압출장치의 구조를 설명한다.
또한 본 명세서에서 컴파운드 원료는 간단히 '원료'라 하고, 원료가 혼합되어 반죽된 상태를 '반죽물', 압출기를 통과한 가락 형태의 원료를 '압출물'이라 칭하기로 한다.
일반적인 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치는, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 압출장치(1)와, 냉각장치(2)와, 절단장치(3) 및 선별장치(4)를 포함하여 구성된다.
상기 압출장치(1)는, 원료가 혼합된 반죽물을 압출하여 가락 형태로 배출한다.
상기 냉각장치(2)는, 압출장치(1)를 통해 배출되는 가락 형태의 압출물을 수냉 방식으로 1차 냉각시킨 후, 절단장치(3)까지 공냉 방식으로 냉각시킨다.
상기 절단장치(3)는, 상기 냉각장치(2)를 통해 냉각된 가락 형태의 압출물을 제공받아, 이를 일정 크기의 원기둥 형상인 펠릿(Pellet) 형태로 절단한다.
상기 선별장치(4)는, 바이브레이터(Vibrator)를 이용하여 상기 절단장치(3)를 통해 일정 크기로 절단된 펠릿을 선별하고 이물질을 제거한다.
상기 선별장치(4)를 통해 선별된 펠릿은, 포장장치에 의해 일정량씩 자동으로 포장된다.
이렇게 제조된 펠릿 형태의 컴파운드는 각종 제품을 제조하는 원자재로 사용된다.
그리고 컴파운드 제조용 압출장치는, 도 3 내지 4에 도시된 바와 같이, 가압 니더(Kneader)(130)와, 반죽기(100)와, 압출기(200)를 포함하여 구성된다.
상기 가압 니더(130)는, 내부에 구비된 블레이드와 상부에 구비되는 가압판에 의해 컴파운드 원료 및 각종 첨가제를 혼합하여 1차로 반죽한다.
이렇게 1차로 반죽된 반죽물은, 떡과 같은 상태가 되어 벨트 콘베이어(도시 생략) 등에 의해 반죽기(100)의 상부로 공급된다.
상기 반죽기(100)는, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 호퍼(110)와 트윈 콘 피더(Twin Cone Feeder)(120)를 포함하여 구성되어, 상기 가압 니더(130)로부터 투입되는 반죽물을 더욱 치밀하게 반죽하여 압출기(200)로 공급한다.
상기 트윈 콘 피더(120)는, 상기 호퍼(110)의 하방에 구비되어 상기 호퍼(110)를 통해 투입된 원료를 재차 반죽하여 압출기(200)로 공급하는 부분으로, 챔버(122)와, 동력전달부(124)와, 반죽스크류(126) 및 토출구(128)를 포함하여 구성된다.
상기 반죽스크류(126)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 동력전달부(124)의 일단이 연결되는 축(1262) 및 상기 축(1262)의 외주연에 구비되는 반죽날개(1264)를 포함하여 구성된다.
상기 축(1262)은, 일단이 동력전달부(124)와 연결되고, 타단은 토출구(128)가 위치된 부분까지 연장된다.
상기 축(1262)은, 2개의 축으로 구성되는데, 중심축선이 전방을 향해 모아지는 형태로 구성된다.
상기 반죽날개(1264)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 축(1262)의 외주연에 스크류 형상으로 구성되며 전체적으로 원뿔형으로 형성된다.
또한 상기 반죽날개(1264)는, 토출구(128)측으로 갈수록 촘촘히 구비된다.
상기 토출구(126)는, 상기 챔버(122)의 일단에 구비되어 반죽스크류(126)를 통해 반죽이 완료된 반죽물이 압출기(200)로 토출되도록 한다.
상기 압출기(200)는, 상기 반죽기(100)를 통해 제공된 반죽물을 제공받아, 이를 가압하여 가락 형태로 압출물로 배출한다.
이어서 본 발명의 특징부인 압출기(200)의 구조에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 압출기(200)는, 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이, 수평으로 배치되는 스크류 커버와, 상기 스크류 커버 내부에 삽입되는 압출 스크류(220)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 압출 스크류(220)는, 2개의 압출 스크류(220)가 나란하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전한다.
상기한 구조에 의해, 종래의 압출장치로는 압출이 어려운 열가소성 탄성체, 열가소성 엘라스토머 등도 쉽게 압출할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 스크류 커버는, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 스크류 커버(201)가 연속적으로 조립되어 구성된다.
즉 각 단위 스크류 커버(201)가 연속적으로 조립되어 전체적으로 하나의 스크류 커버가 된다.
그리고 상기 단위 스크류 커버(201)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 양단에 플랜지(202)를 구비하고, 중앙에 2개의 샤프트 홀(203)을 구비한 사각통 형태로 구성된다.
그리고 상기 샤프트 홀(203)에는 2개의 압출 스크류(220)가 삽입된다.
본 발명에 따른 압출 스크류(220)는, 도 9 내지 11에 도시된 바와 같이, 원형의 스크류 샤프트(220a)와, 상기 스크류 샤프트(220a)에 연이어 끼워지는 복수의 스크류 세그먼트(220b)를 포함하여 구성된다.
즉 본 발명에 따른 압출 스크류(220)는, 일체형으로 구성되는 것이 아니라, 하나의 스크류 샤프트(220a)에 수십개의 단위 스크류 세그먼트(220b)가 끼워져 조립된다.
그리고 상기 압출 스크류(220)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 이송부(a)와, 용융 및 혼합부(b)와, 제2 이송부(c)와, 제2 혼합부(d)와 밀봉부(e)와, 배기부(f) 및 배출부(g)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 제1 이송부(a), 용융 및 혼합부(b), 제2 이송부(c), 제2 혼합부(d), 밀봉부(e), 배기부(f) 및 배출부(g)의 스크류 날개는, 서로 다른 형상과 피치를 갖는다.
예컨대, 상기 제1 이송부(a)에서는, 스크류 날개의 피치가 후방으로 갈수록 짧게 형성되고, 상기 용융 및 혼합부(b)에서는, 스크류가 직선형으로 형성된다.
그리고 상기 용융 및 혼합부(d)에는 다양한 형상의 스크류 세그먼트(220b)가 끼워져 조립된다.
또한 상기 배출부(g)의 스크류 날개 피치는 배기부(f)보다 조밀하게 형성된다.
그리고 스크류 세그먼트(220b)의 개수를 변경하는 것에 의해, 상기 상기 제1 이송부(a), 용융 및 혼합부(b), 제2 이송부(c), 제2 혼합부(d), 밀봉부(e), 배기부(f) 및 배출부(g)의 길이도 다양하게 변경하여 사용할 수 있다.
이로써 1대의 압출장치로 다양한 물성의 플라스틱 컴파운드를 제조할 수가 있다.
또한 상기 단위 스크류 커버(201)에 히터(도시 생략)을 더 구비하여 압출과정시 반죽물을 일정온도로 가열하는 것이 바람직하다.
또한 상기 배기부(f) 구간에는 가스 배출부(도시 생략)를 더 구비하여, 압출시 발생하는 가스와 수증기가 외부로 배출되도록 한다. 상기 가스 배출부는 블로어와 덕트를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 단위 스크류 커버(201)의 외측에, 도 5에 도시된 바와 같이, 오일 공급장치(204)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 오일 공급장치(204)를 통해, 압출기(220)의 내부에 오일을 공급할 수 있고 추가 첨가제도 공급할 수 있다.
도 5에는 상기 오일 공급장치(204)가 일부 단위 스크류 커버(201)에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 도면의 간략화를 위한 것이며, 상기 오일 공급장치(204)는, 각 단위 스크류 커버(201)에 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 단위 스크류 커버(201)에 압출상태를 육안으로 확인할 수 있도록 강화유리로 구성되는 투시창(도시 생략)이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 압출스크류(220)의 후방에 구비되는 압출다이(230)는, 기다란 직사각형 형상으로 구비되어, 반죽물이 여러 가락 형태로 한꺼번에 압출되도록 한다. 이로써 압출물의 생산성을 크게 향상시킬 수가 있다.
또한 상기 압출다이(230)의 압출구멍(234)은, 복수의 열로 형성되면서 상호 교호되는 방식으로 엇갈리게 배치된다.
상기한 구조에 의해, 압출시 압출물이 서로 엉키지 않고 신속하게 배출되도록 할 수 있다.
종래의 압출기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 압출 스크류가 단일의 축으로 형성되어 있고, 스크류의 날개 형상도 모두 동일한 형상으로 되어 있다.
이로써 다양한 플라스틱 컴파운드를 제조하는데 한계가 있고, 특히 분산이 잘 되지 않는 열가소성 엘라스토머 등을 원료로 사용하는 경우 압출이 어렵게 된다.
본 발명에 의하면, 압출 스크류가 복수의 단위 세그먼트로 제작되어 스크류 샤프트에 연이어 끼워져 하나의 압출 스크류를 형성한다.
이로써 원료의 특성에 맞도록 스크류 세그먼트를 다양하게 조립하여 사용할 수가 있다.
또한 본 발명은 2개의 압출 스크류를 나란하게 배치하여 동일한 방향으로 회전시킴으로써, 원료의 혼련과 분산 효과를 향상시킨다.
즉 본 발명의 압출기는, 단순히 원료를 밀어내는 역할만 하는 것이 아니라, 원료의 압출과정에서 원료의 혼련 및 분산작용이 일어나도록 한다.
이로써 원료의 종류에 구애받지 않고 고품질의 플라스틱 컴파운드를 제조할 수 있고, 종래의 압출장치로는 압출이 어려운 원료도 효율좋게 압출할 수가 있다.
또한 1대의 압출장치로 다양한 물성을 갖는 컴파운드를 제조할 수가 있다.
또한 복수의 단위 스크류 커버를 조립하여 하나의 스크류 커버를 구성하게 되므로, 압출기의 유지 보수 작업도 용이해진다.
이상에서 설명한 것은 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.
본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100: 반죽기 110: 호퍼(Hopper)
120: 트윈 콘 피더 (Twin Cone Feeder)
122: 챔버(Chamber)
124: 동력전달부 126: 반죽스크류(Screw)
1262: 축 1264: 반죽날개
128: 토출구 130: 가압 니더(Kneader)
200: 압출기
201: 단위 스크류 커버(Screw Cover)
202; 플랜지(Flange) 203: 샤프트 홀(Shaft Hole)
204: 오일 공급장치 220: 압출 스크류
220a: 스크류 샤프트(Screw Shaft)
220b: 스크류 세그먼트(Screw Segment)
230: 압출다이(Die)
232: 수집공 234: 압출구멍

Claims (11)

  1. 원료를 1차적으로 혼합 및 반죽하기 위한 가압 니더(130)와; 상기 가압 니더(130)에서 1차적으로 반죽된 반죽물을 공급받아 재차 반죽하여 점성을 향상시키면서 반죽물을 압출기(200)측으로 공급하는 반죽기(100)와; 상기 반죽기(100)를 통해 공급되는 반죽물을 가락형태로 배출하는 압출기(200)를 포함하여 구성되는 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치에 있어서,
    상기 가압 니더(130)는, 내부에 구비된 블레이드와 상부에 구비되는 가압판에 의해 컴파운드 원료 및 첨가제를 혼합하여 1차로 반죽하고,
    이렇게 1차로 반죽된 반죽물은 반죽기(100)의 상부로 공급되며,
    상기 반죽기(100)는, 호퍼(110)와, 상기 호퍼(110)의 하부에 구비되는 트윈형 콘 피더(120)를 포함하여 구성되어, 상기 가압 니더(130)로부터 투입되는 반죽물을 반죽하여 압출기로 공급하고,
    상기 트윈 콘 피더(120)는,
    챔버(122)와;
    상기 챔버(122)의 일측에 구비되는 동력전달부(124)와;
    상기 챔버(122)의 내측에 구비되어 반죽물을 가압하면서 압출기(200)측으로 이송시키는 반죽스크류(126); 및
    상기 챔버(122)의 일단에 구비되어 상기 반죽스크류(126)로 이송되는 반죽물이 압출기(200)로 이송되도록 하는 토출구(128);를 포함하여 구성되며,
    상기 반죽스크류(126)는, 동력전달부(124)의 일단이 연결되는 축(1262) 및 상기 축(1262)의 외주연에 구비되는 반죽날개(1264)를 포함하여 구성되고,
    상기 축(1262)은, 일단이 동력전달부(124)와 연결되고, 타단은 토출구(128)가 위치된 부분까지 연장되며,
    상기 축(1262)은, 2개의 축으로 형성되고, 중심축선이 전방을 향해 모아지는 형태로 구성되며,
    상기 반죽날개(1264)는, 축(1262)의 외주연에 스크류 형상으로 구성되며 전체적으로 원뿔형으로 형성되고, 토출구(128)측으로 갈수록 촘촘히 구비되며,
    상기 압출기(200)는,
    수평으로 배치되는 스크류 커버와,
    상기 스크류 커버 내부에 삽입되는 압출 스크류(220)를 포함하여 구성되고,
    상기 압출 스크류(220)는,
    복수의 단위 압출 스크류가 연이어 조립되어 구성되고, 2개의 압출 스크류(220)가 나란하게 배치되어 서로 동일한 방향으로 회전하며,
    상기 스크류 커버는,
    복수의 단위 스크류 커버(201)가 연속적으로 조립되어 전체적으로 하나의 스크류 커버가 되고,
    상기 단위 스크류 커버(201)는,
    양단에 플랜지(202)를 구비하고, 중앙에 2개의 샤프트 홀(203)을 구비한 사각통 형태로 구성되며,
    상기 샤프트 홀(203)에 2개의 압출 스크류(220)가 삽입되고,
    상기 압출 스크류(220)는,
    원형의 스크류 샤프트(220a)와,
    상기 스크류 샤프트(220a)에 연이어 끼워지는 복수의 스크류 세그먼트(220b)를 포함하여 구성되며,
    상기 압출 스크류(220)는,
    제1 이송부(a)와, 용융 및 혼합부(b)와, 제2 이송부(c)와, 제2 혼합부(d)와 밀봉부(e)와, 배기부(f) 및 배출부(g)를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 이송부(a), 용융 및 혼합부(b), 제2 이송부(c), 제2 혼합부(d), 밀봉부(e), 배기부(f) 및 배출부(g)의 스크류 날개는, 서로 다른 형상과 피치를 갖고,
    상기 제1 이송부(a)에서는 스크류 날개의 피치가 후방으로 갈수록 짧게 형성되고,
    상기 용융 및 혼합부(b)에서는 스크류가 직선형으로 형성되며,
    상기 용융 및 혼합부(d)에는 다양한 형상의 스크류 세그먼트(220b)가 끼워져 조립되고,
    상기 배출부(g)의 스크류 날개 피치는 배기부(f)보다 조밀하게 형성되며,
    상기 배기부(f) 구간에, 가스 배출부가 더 구비되고,
    상기 단위 스크류 커버(201)의 외측에, 오일 공급장치가 더 구비되며,
    상기 단위 스크류 커버(201)에, 히터가 더 구비되고,
    상기 단위 스크류 커버(201)에 압출상태를 육안으로 확인할 수 있는 투시창이 더 구비되며,
    상기 압출기(200)의 후방에, 복수의 압출구멍(234)을 수평으로 구비한 직사각형 형태의 압출다이(230)가 연결되고,
    상기 압출다이(230)는, 기다란 직사각형 형상으로 구비되어 반죽물이 여러 가락 형태로 한꺼번에 압출되도록 하며,
    상기 압출구멍(234)은,
    복수의 열(列)로 구성되면서, 수직선상에 상호 겹치지 않도록 교호되는 방식으로 배치되어 압출시 압출물이 서로 엉키지 않고 신속하게 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 동방향 회전 트윈 스크류를 구비한 플라스틱 컴파운드 제조용 압출장치.
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