KR20000048778A

KR20000048778A - 중합체를 위한 마이크로웨이브 처리 시스템

Info

Publication number: KR20000048778A
Application number: KR1019990702766A
Authority: KR
Inventors: 아이작 파비쯔 나자리안; 아이라 마루피안; 한나 도디욱-케니그; 사뮤엘 케니그
Original assignee: 에이치 피 엠 스타디코, 인크.
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2000-07-25
Also published as: WO1998014314A1; EP0938407A1; CA2266616A1; JP2001501553A; AU4655297A

Abstract

본 발명은 중합체 재료가 극도로 신속하고, 효율적으로 용융 및/또는 연화되도록 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 중합체 처리 시스템과 방법을 유용하게 제공한다. 신속한 용융 및/또는 연화가 이루어진 후에, 용융된 중합체는 요구되는 바에 따라, 사출 금형, 압축 다이등에 수송되도록 가압될 수도 있다. 마이크로웨이브 용융은 충분히 급속히 발생하여, 본 발명에 의해 주기 시간의 현저한 감소가 이루어진다. 마이크로웨이브 에너지 공급원이 일반적으로 가격이 덜 비싸고, 통상의 용융 시스템보다 에너지를 효율적으로 이용하기 때문에, 부가적으로, 용융에 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 것은 경제적으로 유용하다.

Description

중합체를 위한 마이크로웨이브 처리 시스템{MICROWAVE PROCESSING SYSTEM FOR POLYMERS}

열가소성 수지와 열경화성 수지로 형성된 제품들은 어느 곳에서나 찾아볼 수 있고 굉장히 넓은 갖가지 활용방법에 사용된다. 이들의 광범위하고 확산되어 나가는 사용에도 불구하고, 대부분의 중합 제품(polymeric article)은 일반적으로 유사한 처리 공법을 사용하여 형성된다. 전형적인 주형 공정에서, 예를 들어, 중합체 수지는 고형의, 작은 입자의 형태로 제공된다. 중합체 수지 입자(polymer resin pellet)은 처음에는 용융되거나 연화되고, 이후 이 용융되고 연화된 재료는, 중합체가 의도된 제품의 성형 또는 압출된 형태가 되는, 압출 다이 또는 금형과 접촉하게 된다.

사출 성형에 대해, 주기 시간은 종합적으로 처음 중합체 수지의 공급량을 녹이고, 이후 용융된 중합체를 금형으로 수송하고, 그리고 나서 성형된 제품을 형성하기 위해 금형에서 용융체를 응고시키고, 최종적으로 금형을 열어 성형된 제품을 분리한다. 더 높은 성형된 제품의 생산고가 단위 시간당 이루어지게 할 수 있기 때문에, 더 빠른 주기 시간이 일반적으로 요구된다.

주기 시간에 영향을 주는 한 요소는 중합체 재료의 용융하는데 이용되는 기술에 관련된다. 일부 용융법에 있어, 용융에 요구되는 시간이 상대적으로 길고, 그러므로 주기 시간에 불리하게 작용한다. 덧붙여, 일부 용융법은 에너지를 효율적으로 사용하지 않아, 요구되는 에너지를 증가시키므로, 에너지를 더 효율적으로 사용하는 공정과 비교시 용융하는 비용을 증가시킨다. 일부 용융법은 또한 복잡한 기계장치 및/또는 고가의 기계장치를 필요로 하므로, 중합체 처리와 연관된 비용을 더욱 증가시킨다. 예를 들어, 다수의 통상적인 사출 성형과 압출 성형법은 근본적으로 용융되기위해 가열되는 재료의 열전도성에 의존한다. 이와 같은 접근법(방법)을 사용하는 열 전달율의 한계로 인해, 중합체 재료의 유속과, 중합체 처리 장치의 전체 작업량도 또한 제한된다. 통상적인 가열법은 또한 전형적으로 처리되는 재료의 전체 체적에 걸쳐 비균일 가열을 낳게 되고, 이 비균일 가열은 전형적으로 가열되는 재료를 일정하게 운동, 진탕 또는 교반시킴으로서 극복되어야만 한다.

그러므로, 주기 시간이 감소될 수 있게 하기 위해 중합체 수지를 용융 또는 연화시키는 접근법을 제공하는 것이 바람직하다. 중합체 처리 비용이 감소될 수 있게 하기 위해 이와 같은 방법이 덜 복잡하고, 덜 비싼 기계장치를 요구하고 에너지를 더욱 효율적으로 사용한다면 또한 바람직할 것이다.

주기 시간에 영향을 주는 다른 하나의 요소는 용융된 중합체를 용융처리실로부터 사출 금형 또는 압출 다이로 수송하는데 이용되는 기술에 관련된다. 주기 시간이 감소될 수 있게 하기 위해 수송이 더 빠르게 이루어지게 하는 접근법을 제공하는 것은 바람직하다. 용융된 중합체 수송 비용이 감소될 수 있게 하기 위해 이와 같은 방법이 덜 복잡하고, 덜 비싼 기계장치를 요구한다면 또한 바람직할 것이다.

본 발명은 중합체 처리 장치와, 중합체를 용융시키고 나서 용융된 중합체를 사출 금형, 압출 다이(die)등과 같은 사용 지점에 수송하는 방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 중합체 처리 장치와, 마이크로웨이브 에너지가 하나의 처리실에서의 용융에 사용되고, 사용 지점까지 용융된 중합체를 수송하는 것이 다른 하나의 독립적으로 가압가능한 처리실로부터 이루어지는 방법에 관한 것이다.

첨부된 도면과 함께 얻어진 상기 발명의 실시예에 대한 뒤따르는 상세한 설명을 참고함으로서, 상기 언급된 사항과 다른 특징들과 이 발명의 장점과, 그리고 이들을 이루는 방법은 더욱 명확해질 것이고 상기 발명은 좀 더 이해될 것이다.

도 1는 본 발명에 따른 중합체를 용융시키는 시스템의 대략도이다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 중합체 처리 장치의 투시 대략도이다.

도 3는 공동부가 조사 지점에서 보여지는 도 2의 실시예에 사용된 주 처리 장치의 측단면도이다.

도 4는 공동부가 송출 지점에서 보여지는 도 2의 실시예의 호퍼와 주 처리 장치의 측단면도이다.

도 5는 공동부가 수송 지점에서 보여지는 도 2의 실시예의 전송 실린더, 사출 기구, 그리고 주 처리 장치의 측단면도이다.

도 6는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 중합체 처리장치의 측단면도이다.

도 7는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 중합체 처리장치의 측단면도이다.

본 발명은 중합체 재료의 극도로 신속하고, 효율적인 용융 및/또는 연화를 이루도록 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 중합체 처리 시스템과 방법을 유용하게 제공한다. 마이크로웨이브 가열의 중요한 장점은 중합체 재료를 전체적으로 가열하는 능력이다. 즉, 열은 열 전도보다는 복사에 의해서 단면을 통해 전달된다. 열전달율은 가열되는 재료의 열전도성에 의해 제한되지 않으므로, 열전달은 더 급속히 일어난다. 마이크로웨이브 용융은 너무 급속히 발생하여, 본 발명에 의해 주기 시간의 현저한 감소가 이루어진다. 본 발명의 시스템이 통상의 용융 시스템보다 에너지를 효율적으로 이용하기 때문에, 부가적으로, 용융에 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 것은 경제적으로 유용하다. 가열 균일성은 마이크로웨이브 가열에 의해 또한 향상될 수 있다.

더욱더, 본 발명의 바람직한 실시예는 서로 독립적으로 가압될 수 있는 분리된 용융실과 측정실을 포함한다. 이러한 접근법은 측정실안의 용융된 중합체가 압출, 사출성형등에 적합한 제 2, 상대적으로 고압으로 가압될 수 있는 동안 마이크로웨이브 용융이 제 1, 상대적으로 저압하에서 일어나도록 한다. 이는 장치의 구조와 제조를 대단히 단순화한다.

사출 성형 작동에 적합한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어, 피스톤 또는 용융 펌프는 용융된 중합체를 측정실로부터 사출 금형의 공동부로 가압하며 운반하는데 사용된다. 더 통상적으로 사용되는 스크류보다 이와 같은 수송을 이루는 피스톤 또는 용융 펌프를 사용함으로서, 주기 시간과 기계장치 가격은 현저하게 감소된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 중합체의 통로로서 뿐만 아니라 마이크로웨이브에너지가 운반되는 중합체에 의해 사용되는 경로와 일치하는 경로를 따라서 전파하는 단일 모드 마이크로웨이브 공동부로서 작용하는 도관을 통해 연속적인 중합체 재료의 유동을 운반한다. 그러므로, 중합체는 전자계와 가열 효율이 최대가 되는 영역에서 도관을 통해 유동한다. 따라서, 이러한 접근법은 빠르고, 더욱 효율적이고, 더욱 유연한 중합체 용융 능력을 제공한다. 예를 들어, 극성 및 비극성 중합체는 본 발명의 접근법을 사용함으로서 신속하고 연속적으로 용융될 수 있다. 대조적으로, 많은 중합체 특히 비극성 중합체는, 다중 모드 마이크로웨이브 공동부를 통해 중합체를 운반하는 연속적인 공정에서 상당한 양의 시간을 소비하고도 마이크로웨이브로 용융되기 어렵다. 또 하나의 장점으로서, 본 발명의 단일 모드 마이크로웨이브 공동부에서의 체류 시간은 오직 공동부의 길이를 조절함에 의해서만 또한 용이하게 제어될 수 있다. 체류 시간을 증가시키기 위해서, 예를 들어, 공동부의 길이는 재료 유동속도를 감소시키지 않고 증가될 수 있다.

마이크로웨이브 에너지의 흐름을 포함하는 도관을 통해 연속적인 중합체의 유동을 이루는 많은 기 제시된 개요들에 있어서, 더욱 중심부에 위치하는 유동은 도관벽에 근접하는 유동부에 비해 상대적으로 과열되는 경향을 가진다. 이와 같은 비균일 가열은 중합체의 일부가 연소되거나 다르게는 분해되는 위험을 낳는다. 본 발명의 바람직한 실시예는 이같은 결점을 극복하기 위해 마이크로웨이브 투과 라이너(예를 들어, 석영과 같은 저 손실 세라믹)에 의존한다. 라이너는 중합체 유동이 마이크로웨이브 에너지 분포가 충분히 균일해서 중합체가 연소하거나 분해되는 것이 방지되는 영역에 한정되도록 한다.

하나의 양상에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법에 관한 것이다. 마이크로웨이브 에너지로 조사된, 조성물을 포함하는 충진물은 공동부내에 수송된다. 충진물이 공동부 내에 있는 동안, 충진물은 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 조사된다. 용융된 중합체는 그리고 나서 상기 공동부에서 독립적으로 가압되는 측정실로 수송된다. 용융된 중합체는 상기 측정실에서 사용지점으로 수송된다.

다른 하나의 양상에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치에 관한 것이다. 장치는 마이크로웨이브 처리 공동부를 형성하는 전도성 하우징을 포함한다. 조성물의 충진물이 공동부 내에 있는 동안 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 충진물이 조사될 수 있도록, 마이크로웨이브 에너지 공급원이 공동부에 작동가능하게 결합된다. 용융된 중합체가 공동부에서 처리실로 수송될 수 있도록 처리실은 공동부와 유체 연통된다. 수송 메카니즘은 처리실 내의 용융된 중합체가 사용지점으로 수송될 수 있는 방식으로 처리실에 작동가능하게 결합된다.

또 다른 하나의 양상에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정에 관한 것이다. 회전가능한 부재가 중합체 수지를 포함하는 충진물을 보유하는 제 1 공동부를 포함하여 제공된다. 공동부가 중합체를 포함하는 공급물과 연통되도록 제 1 위치에 대해 회전가능한 부재가 회전된다. 공급물로부터 중합체를 포함하는 충진물이 공동부로 송출된다. 충진물은 공동부에 송출한 후, 모든 중합체를 실질적으로 용융하기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 충진물을 조사하는 단계와, 이러한 조사단계는 회전가능한 부재가 제1 위치로부터 떨어져서 회전된 후에 발생한다. 중합체를 용융시킨 후에 용융된 중합체의 적어도 한 부분이 측정실에 수송된다. 용융된 중합체는 측정실에서 사용지점으로 수송된다.

또 다른 하나의 양상에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정에 관한 것이다. 제 1, 제 2, 제 3 공동부를 포함하는 회전가능한 부재가 제공되며, 회전가능한 부재의 회전에 의해 공동부 각각이 공정 주기의 연속적인 송출, 조사, 수송 위치를 통해 순차적으로 이동되고, 그러한 공정 주기는 회전가능한 부재가 회전함에 따라 각 공동부에 의해 연속적으로 반복되고, 송출 위치에 있는 하나의 공동부는 중합체를 포함하는 충진물을 수용할 수 있고, 조사 위치에 있는 하나의 공동부는 조사단계시 조성물의 충진물을 보유하고, 수송 위치에 있는 하나의 공동부는 실질적으로 용융된 중합체 수지를 포함하는 충진물을 보유한다. 실질적으로 용융되지 않은 중합체 수지는 포함하는 충진물을 송출 위치에 있는 공동부로 송출된다. 조사 위치에 배치된 공동부에 보유된 충진물은 상기 충진물의 모든 중합체 수지를 용융시키기에 충분한 마이크로웨이브 에너지의 양으로 조사된다. 수송 위치에 있는 공동부에 보유된 충진물의 적어도 한 부분을 측정실에 수송하여 중합체 수지를 포함하는 추가 충진물을 상기 공동부가 수용할 수 있도록 한다. 측정실로부터의 충진물이 금형될 제품에 해당하는 형태를 갖는 내부 체적을 포함하는 금형에 사출된다. 공동부 각각이 공정 주기의 다음 해당 위치로 순차적으로 전진하도록 회전가능한 부재가 회전된다. 상기 두번째 내지 네번째 단계는 다수회 반복된다.

또 다른 하나의 양상에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하는 장치에 관한 것이다. 회전가능한 부재는 조성물의 충진물을 보유하는 공동부를 포함한다. 공동부내의 충진물이 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 조사될 수 있도록 마이크로웨이브 에너지 공급원이 공동부에 작동적으로 결합된다. 충진물이 공동부에서 측정실로 수송될 수 있도록 측정실이 공동부와 유체로 연통될 수 있다. 충진물을 측정실에서 사용 지점으로 수송시킬 수 있도록 제 1 수송 메카니즘이 장치에 작동적으로 위치된다.

도 1부터 도 7까지에 보여지는 본 발명의 특별한 실시예를 참고하여 본 발명의 다양한 양상이 설명될 것이다. 그러나, 다음에 공개된 실시예들은 본 발명의 내용을 남김없이 다 밝히거나 다음의 상세한 설명에 공개되는 명확한 형태에 발명을 제한시키고자 하는 것은 아니다.

도 1는 본 발명의 원리에 부합하는 중합체 처리 시스템(10)의 대략도이다. 시스템(10)은 최소 하나의 중합체 수지를 포함하는 이송물(12)를 용융하도록 변경되고 나서, 용융된 중합체를 사용 지점(14)으로 송출하는데, 이는 사출 금형, 압출 다이등이 될 수 있다. 유용하게는, 열 가소성 수지의 사용이 일반적으로 사출 성형법에 대해 바람직함에도 불구하고, 주조 성형 또는 압출 성형에 적합한 것으로 알려진 상당히 다양한 열 경화성 수지와 열 가소성 수지가 시스템(10)을 사용하여 처리될 수 있다. 본 발명의 실행하는데 적당한 이와 같은 열 가소성 재료 및/또는 열 경화성 재료의 예는 폴리에틸렌(polyethylene); 폴리프로필렌(polypropylene); 폴리에스테르(polyester); 부타디엔(butadiene)과 스티렌(styrene)을 포함하는 공중합체(copolymer); 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 부타디엔, 그리고 스티렌(ABS)을 포함하는 공중합체; 폴리우레탄(polyurethane); 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride)과같은 비닐 수지(vinyl resin); 폴리아미드(polyamide)("나일론(nylon)"으로 인용되는 다양한 폴리아미드 수지와 같은); 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin); 폴리이미드 (polyimide); 폴리아미드이미드(polyamideim ide); 가황 고무(vulcanized rubber)(합성 고무와 천연 고무); 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene)와 폴리비닐덴플루오라이드 (polyvinyldenef luoride)와 같은 플루오르화 폴리올레핀(fluorinated polyolefin); 폴리메틸메타아크릴(polymethylmetharylate)과 같은 아크릴 수지(acrylic resin); 폴리술폰(polysulfone), 아세탈 수지(acetal resin); 비스마레이미드 수지(bismaleimide resin); 셀룰로스 수지(cellulosic resin); 케톤계 수지(ketone based resin); 액정 중합체(liquid crystal polymer); 멜라민-포름알데히드 수지(melamine-formaldehyde resin); 폴리카보네이트(polycarbonate); 폴리에테르이미드(polyetherimide); 폴리메틸펜텐(polymethylpentene)과 같은 폴리알킬 수지(polyalkylene resin); 니트릴 수지(nitrile resin); 폴리프탈아미드(polyphthalamide); 실리콘 수지(silicone resin); 요소 수지(urea resin): 술폰계 수지(sulfone-based resin); 이들의 조합등을 포함한다. 이와 같은 수지들에 대한 설명에 대해서는, 예를들어 1994년, 맥그로우-힐(McGraw-Hill)에서 출판되고, 모던 플라스틱(Modern Plastics)에 의해 편집된 플라스틱 핸드북(Plastics Handbook)을 참조하면 된다.

일반적으로, 염화 폴리비닐, 폴리아미드, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리이미드, 가황 고무, ABS등과 같은 상대적으로 극성인 중합체는 마이크로웨이브 용융이 마이크로웨이브 흡수 첨가제를 사용하지 않고 이루어지도록 자체적으로 충분한 마이크로웨이브 에너지를 흡수하는 경향이 있다. 다른 한편, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 고충격 폴리스티렌, 폴리테트라플루오르에틸렌, 알릴 수지(allyl resin), 스티렌 수지(styrene resin)등과 같은 상대적으로 비극성인 중합체는 전형적으로 마이크로웨이브 에너지의 상당한 양을 자체적으로 흡수하지 못한다. 결과적으로, 단순히 마이크로웨이브로 이와 같은 재료들을 조사하는 것은 바라는 만큼 이들 비극성 재료의 용융 작용과 연화 작용을 이루는 데는 효율적이지 않을 수 있다. 따라서, 이와 같은 비극성 중합체 수지, 또는 수지는 마이크로웨이브 흡수 첨가제, 또는 이 기술분야에서 언급되는 재료인 "감광제(sensitizer)"의 유효량과 화합되는 것이 바람직하다. 유용하게, 이와 같은 첨가제는 마이크로웨이브 에너지를 하는데, 이 마이크로웨이브는 첨가제를 가열한다. 이 같은 발생 열은 비극성 수지에 열전달되고, 원하는 대로 중합체 수지를 용융시키거나 연화시킨다. 첨가제가 중합체의 전체 체적 전체에 걸쳐 균일하게 분포할 때, 이 열전달은 극도로 급속하게 일어난다.

마이크로웨이브 흡수 첨가제는 일반적으로 고체 또는 액체 극성 화합물이거나 흡수 가능한 이와 같은 화합물의 결합물일 수도 있고 마이크로웨이브 에너지에 의해 가열되면 합성(최종) 열에너지를 처리되는 중합체 재료에 열전달한다. 이와 같은 첨가제는 유기 물질 또는 무기 물질이 될 수 있다. 유기 극성 화합물은 단량체(mononeric), 저중합체(oligomeric) 또는 중합체(polymeric)일 수 있다. 마이크로웨이브 흡수 첨가제로 사용하기에 적합한 대표적 종류의 예에는 정전기 방지제, 탄소 섬유, 금속 분말, 도료 조성에 사용되는 형태의 색채 지연제, 도료 조성에 일반적으로 사용되는 자외선 흡수 재료, Mg(OH)₂와 같은 금속 수산화물, CaSO₄??H₂O와 MgSO4??H₂O; 지방산; 지방산 에스테르; 물; 글리세릴 에스테르(glyceryl esters); 알콜; 아미드(amides); 아민(amines); 에탄올아민(ethanolamine)과 같은 수산화 아민(hydroxylated amines); 알킬 글리콜(alkylene glycols); 4차 암모늄염(quaternary ammonium salts)과 같은 다른 무기질 염, 폴리에틸렌 글리콜과 폴리비닐 알콜과 같은 200에서 800사이의 평균 분자량을 갖는 저분자량 극성 중합체와 저중합체, 상기 언급한 물질등의 조합물이 포함된다. 식품 등급 제품에 대해서는, MG(OH)₂와 같은 FDA 승인 첨가제가 바람직하다.

마이크로웨이브 흡수 첨가제의 적절한 양을 선정하는 것은 처리되는 중합체, 사용되는 첨가제의 종류, 마이크로웨이브 주파수, 마이크로웨이브 에너지 공급원의 출력 레벨등과 같은 다양한 요소에 달려있다. 마이크로웨이브 흡수 첨가제의 적정량을 선정함에 있어, 실질적으로 완전한 수지의 용융 상태 또는 원하는 정도의 수지의 연화 상태를 이루기 위해 충분한 양의 첨가제가 중합체 수지와 화합되어야 한다. 너무 적은 량의 마이크로웨이브 흡수 첨가제가 사용되면, 불충분한 용융 또는 연화가 발생한다. 다른 한 편으로, 너무 많은 량이 사용되면, 최종 중합체 제품의 물리적 특성이 손실될 수도 있다. 덧붙여, 너무 많은 량의 첨가제가 사용되면, 중합체를 분해 또는 연소시키는 너무 많은 량의 열이 발생할 수도 있다. 약 5까지 중합체 수지 100당 첨가제가 일반적으로, 0.01에서 약 20까지, 바람직하게는 0.01에서 5까지의 중량비가 본 발명의 실행에 있어 적절할 것이다.

마이크로웨이브 흡수 첨가제는 어떠한 요구되고, 편리한 방법으로도 이송물 (12)안으로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 첨가제가 액체면, 중합체 입자와 액체는액체를 입자에 도포하기 위해 함께 "예비-전도(pre-tumbled)"될 수 있다. 또 다르게는, 첨가제가 고체이면, 첨가제와 중합체가 균일한 원료 혼합물을 형성하기 위해 함께 혼합될 수도 있다. 마이크로웨이브 에너지 흡수 첨가제의 사용은 비극성 중합체 수지를 상기 기술 분야에서 설명된 마이크로웨이브 에너지로 가열할 수 있게 한다. 예를 들어, 미국 특허 번호 4,288,399; 4,360,607; 4,400,483; 4,840,758; 그리고 5,446,270을 참조하면 된다.

시스템(10)은 일반적으로 이송물(12)이 마이크로웨이브 에너지를 사용하여 용융되는 마이크로웨이브 공동부(16)에 의해 표현되는 제 1 단계와, 용융된 이송물이 사용 지점(14)으로 수송되도록 가압되는 작동부(22)인 제 2 단계를 포함한다. 이러한 "다단계" 접근법은 마이크로웨이브 용융이 상대적으로 낮은 압력에서 발생하게 하고, 마이크로웨이브 용융과 수송을 위한 가압이 마이크로웨이브 공동부에서 일어나는 단일-단계 시스템에 비하여 마이크로웨이브 공동부(16)의 제작을 극도로 단순화한다.

마이크로웨이브 공동부(16)는 일반적으로 공동부를 전기적으로 차폐하는 전도 재료로 성형된 벽면에 의해 형성되고, 이에 의해 실질적으로 마이크로웨이브 공동부(16)으로부터 마이크로웨이브가 새어나가는 것을 방지한다. 이와 같은 재료의 대표적인 예는 해당 기술분야에서 널리 알려져 있고 내식성 금속, 금속계 합금, 금속간 혼합물, 상기 언급된 물질들의 조합물등을 포함한다. 이와 같은 물질의 바람작한 예는 알루미늄, 스테인레스 강, 동, 다이캐스트 아연, 상기 언급된 물질들의 조합물등을 포함한다.

마이크로웨이브 공동부(16)는 요구되는 바에 따라 단일 모드 마이크로웨이브 공동부 또는 다중-모드 마이크로웨이브 공동부중 하나가 될 수 있다. "모드(mode)"라는 용어는 마이크로웨이브 공동부 내부에서 전개되는 특정 전자계 유형을 나타내는 것이다. 모드 유형은 공동부의 내부 기하학적 형상과 공동부안에서 전파하는 전자기 에너지의 파장에 의해 일차적으로 지배된다. 다중-모드 공동부는 일반적으로 예를 들어, 가정용 마이크로웨이브 오븐에서처럼, 마이크로웨이브 에너지의 파장에 비해 상대적으로 큰 마이크로웨이브 공동부를 나타낸다. 다중-모드 마이크로웨이브 공동부는 일반적으로 어느정도 임의적인 경향이 있는 다중 모드 유형을 포함한다. 다중-모드 공동부의 전체에 걸쳐 전계 강도는, 그러므로, 전형적으로 임의적이고 제어하기 어렵다. 재료가 다중-모드 공동부에서 가열될 때, 가열 균일성은 재료의 일정한 운동, 교반, 또는 휘젓기에 의해 향상될 수 있다.

대조적으로, 단일 모드 마이크로웨이브 공동부는 매우 규칙적이고 예측가능한 경향을 가지는 단일의 잘 규정된 모드 유형만을 지원가능한 더 작은 공동부를 나타낸다. 재료가 단일-모드 공동부에서 가열되면, 양호한 가열 균일성이 처리되는 재료의 일정한 운동, 교반, 또는 휘젓기를 요구하지 않고 얻어진다. 다중-모드 공동부와 비교했을 때, 단일 모드 공동부에서 가열 상태는 현저하게 더 균일하고 제어하기가 더 용이하게 된다. 본 발명의 실행에 있어서, 단일 모드 마이크로웨이브 공동부는 일반적으로 연속 공정(도 6과 도 7에 관련하여 아래에 설명되는 본 발명의 실시예를 참조할 것)에서 사용하는 것이 더 적합하고, 다중-모드 마이크로웨이브 공동부는 일반적으로 일괄 공정(도 2∼도 5에 관련하여 아래에 설명되는 본 발명의 실시예를 참조할 것)에서 사용하는 것이 더 적합하다.

마이크로웨이브 공동부(16)은 어떠한 적합한 형상과 치수로도 제공될 수 잇다. 마이크로웨이브 공동부(16)가 다중모드를 위한 것이든 단일 모드를 위한 것이든지 간에, 마이크로웨이브 공동부(16)가 일괄 처리를 위한 것이든 연속 처리를 위한 것이든지 간에, 마이크로웨이브 공동부(16)의 정밀한 형상은, 예를 들어, 마이크로웨이브 에너지의 주파수, 용융하는데 요구되는 체류 시간을 포함하는 다양한 요소들에 의존하게 될 것이다. 본 발명의 바람직한 마이크로웨이브 공동부(16)은, 그럼에도 불구하고, 원통형으로 제공되는데, 왜냐하면 원통형 공동부가 마이크로웨이브 공동부(16)에서 에너지 분배를 촉진하기 위해 마이크로웨이브 공급원(18)에 의해 공급되는 마이크로 에너지의 주파수에서 공진하는데 효과적인 치수로 상대적으로 용이하게 제공되기 때문이다. 작동 모드에 따라서, 마이크로웨이브는 이와 같은 원통형 공동부의 길이방향 축을 따라, 요구되는 것에 따라 일반적으로 이와 같은 축에 수직으로, 또는 이와 같은 축에 어떤 각도로 전파될 수 있다.

본 발명의 특별히 바람직한 실시예에 있어, 마이크로웨이브 공동부(16)는 원통형이고 공동부의 축에 평형한 전계가 위치하는 단일 모드 유형을 공급하도록 형성된다. 가열되는 재료는 최대 가열 효율을 이루기 위해 상기 축과 전계에 일치하여 공동부를 통해 운반된다. 심지어 더욱 바람직하게는, 가열 성능을 더욱 최적화하기 위해, 본 발명의 원통형, 단일 모드 마이크로웨이브 공동부는 중심축에 대해 고리를 형성하는 다른 최대치와 더불어 최대 전계가 중심축에 존재하는 소위 TM₂₀모드 형태를 갖는다. 양쪽 최대치에서의 전계는 그러므로 원통형 공동부의 중심축에 평행하게 된다.

하나의 견해로서, 중합체가 용융되는 동안 발생되는 복사 열 에너지의 최소 일부가 처리되는 중합체 수지의 더 효과적인 용융을 촉진하기 위해 마이크로웨이브 공동부(16)안으로 재반사되도록, 마이크로웨이브 공동부(16)을 형성하는 전도성 벽면의 최소 일부와 바람직하게는 실질적으로 내부 표면 전체가 충분하게 반사성을 가져야 한다. 공동부의 내부 표면은 바람직하게는 실제 주변환경이 허용하는 만큼의 반사성을 갖는다. 표면이 기술적 관점에서 볼 때 과도한 반사성을 가질 수 없음에도 불구하고, 반사 특성의 부가적인 향상에 의해 제공되는 성능의 증가 향상분이 이와 같은 향상을 이루는 들어가는 부가적인 비용을 정당화하지 못할 수도 있는 범위를 넘어서는 반사 수준이 존재한다.

특별히 비극성 중합체가 처리될 때, 유용하게는, 마이크로웨이브 에너지와 반사된 복사 에너지 둘 다를 조합해서 사용하는 것이 마이크로웨이브 에너지만 단독으로 사용하는 것보다 훨씬 더 나은 용융 성능을 제공한다. 예를 들어, 상대적으로 많은 양의 마이크로웨이브 에너지 흡수 첨가제가 비극성 중합체와 함께 혼합되거나 화합되지 않는다면, 몇몇의 비극성 중합체는 단순히 마이크로웨이브 에너지만을 사용한 조사에 의해서는 용융되지 않는다. 그러나, 마이크로웨이브 공동부 벽면의 내부 표면이 마이크로웨이브 에너지와 반사된 복사에너지가 용용하는데 함께 사용될 만큼 높은 반사성을 가지면, 많은 종류의 비극성 중합체가 이와 같은 첨가제를 덜 쓰고도 용융될 수 있다. 몇몇 예에 있어, 마이크로웨이브 에너지의 존재가 전적으로 무시될 수 있도록 반사된 복사 에너지량은 충분히 커진다.

해당 기술 영역에서 알려진 어떠한 기술도 요구되는 수준의 반사 특성을 갖는 마이크로웨이브 공동부의 내부 표면을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 접근법으로서, 예를 들어, 알루미늄, 스테인레스 강, 동등으로 형성된 전도성 공동부 벽면의 내부 표면은 이와 같은 표면의 반사 특성을 강화하기 위해 연마될 수 있다. 또 다른 하나의 접근법으로서, 벽면의 내부 표면을 연마하는 대신에, 내부 벽면은 금, 은, 니켈등과 같은 본질적으로 반사성을 갖는 물질로 코팅될 수 있다.

반사성을 강화하기 위해 표면 처리가 요구되는지를 결정하는 것은, 부분적으로, 마이크로웨이브 공동부(16)가 형성되는 재료의 형태에 의존한다. 의도된 작동 체제안에서 낮은 벽면 손실을 본질적으로 특징으로 하는 재료는 반사성을 강화하는 어떠한 종류의 표면 처리도 요구하지 않을 수도 있다. 다른 한편으로, 표면 처리는 의도된 작동 체제에서 상대적으로 높은 벽면 손실을 갖는 재료에 더욱 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 알루미늄으로 형성된 마이크로웨이브 공동부는 높은 Q 활용 방법에서 우수한 성능을 제공하고 어떠한 종류의 표면 처리도 요구하지 않을 수도 있다. 그러나, 알루미늄보다 강하고 높은 내부 압력을 받는 공동부에는 사용하기에 더 나은 스테인레스 강은, 그럼에도 불구하고, 알루미늄보 더 높은 벽면 손실이 발생한다. 그러므로, 연마 및/또는 니켈, 금, 또는 백금으로 마무리하는 표면 처리는 스테인레스 강으로 만들어진 공동부에 대해서는 바람직할 수도 있다.

본 발명의 실행에 있어서, 마이크로웨이브 공동부(16)의 내부 표면의 반사 특성은 방사율(emissivity)이라는 용어로 양적으로 정의된다. 방사율은 동일 온도에서 흑체에 의해 방사되는 복사량에 대한 표면에 의해 방사되는 복사량의 비로 나타난다. 더 낮은 방사율을 갖는 재료는 더 높은 저항율(resistivity)을 갖는 재료에 비해 더 많은 반사성을 갖는다. 본 발명을 위해, 마이크로웨이브 공동부(16)의 내부 표면은 바람직하게 0.1 미만의 방사율을 갖고, 더욱 바람직하게는 0.05 또는 그 미만의 방사율을 갖는다.

용융을 위한 마이크로웨이브 에너지는 도파 장치(waveguide)(20)을 통하여 마이크로웨이브 공급원(18)에 의해 마이크로웨이브 공동부(16)에 공급된다. 본 발명의 실행에 있어서, 마이크로웨이브 에너지는 적외선 복사보다 짧으나 라디오파 보다는 큰 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 복사를 나타낸다. 바람직한 마이크로웨이브는 약 1 mm (약 300 GHz)에서 약 50 cm(약 0.6 GHz)사이의 파장을 갖는 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직한 마이크로웨이브는 마이크로웨이브의 주파수가 0.9 GHz에서 약 5 GHz사이의 범위안에 있는, 바람직하게는 약 0.915 GHz 또는 약 2.45 GHz인 파장을 갖는다.

가장 실제적인 마이크로웨이브 공급원(20)을 선정시에 고려되는 가장 일반적인 요소는 작동 주파수, 전원 요구, 출력 파형 그리고 가격이다. 대부분의 경우 크기와 무게는 이차적으로 중요하나, 이들 요소는 만약 공간이 한정되거나 유지 보수의 용이성이 중요하다면 반드시 검토되어야 한다. 작동 주파수에 관하여, 마이크로웨이브 공급원(18)은 일정 대역의 마이크로웨이브 주파수를 발생할 수 있도록 조정가능할 수도 있다. 또 다르게는, 마이크로웨이브 공급원(18)은 오직 하나의 주파수만을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 발생하는 "보편적인" 형태가 될 수도 있다. 각각, 2.45 GHz 또는 0.915 GHz중 하나의 마이크로웨이브 공급원이 다수의 상용 공급원들로부터 경제적인 가격에 널리 구입가능하기 때문에, "보편적인" 형태의 마이크로웨이브 공급원(18)의 사용은 바람직하다. 2.45 GHz에서 작동하는 마이크로웨이브 공급원은 더욱 바람직하다.

마이크로웨이브 공급원(20)은 요구되는 바에 따라, 처리되는 중합체 수지를 용융 또는 연화하는데 충분한 전력 수준에서 마이크로웨이브을 방출할 수 있는 적절한 출력을 가져야 한다. 다른 한편으로, 너무 많은 전력을 사용하는 것은 중합체 수지를 분해하거나 연소할 수 있다. 마이크로웨이브 에너지 공급원에 대해 적절한 출력의 적합한 선정은 사용되는 특정 마이크로웨이브 에너지 공급원(20), 처리되는 중합체 수지등을 포함하는 다양한 요소에 의존한다. 일반적으로, 그러나, 약 0.5 kW에서 약 500 kW까지 범위의 이용가능한 출력 수준이 본 발명을 실행하는 데는 적절하다. 서로 다른 용융 특성을 갖는 매우 다양한 중합체들을 처리하는데 유연성을 제공하기 위해, 마이크로웨이브 에너지 공급원(18)의 출력 수준은 넓은 범위에 걸쳐 제어가능하게 가변성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 몇몇의 제조업체가 30 kW까지 출력을 내는 장치를 제공하는 반면에, 특수예로서, 500 W에서 6 kW까지 범위의 출력을 내는 2.45 GHz 마이크로웨이브 공급원이 가장 일반적으로 이용가능하다. 6 kW에서 작동하는 장치가 바람직하다.

마이크로웨이브 공급원(20)으로부터 나오는 출력 파형은 직접적으로 출력 스펙트럼에 연결되고 마이크로웨이브 전력을 높은 Q 작업물에 이송시에 중요한 요소가 된다. 가정용 마이크로웨이브 오븐에서 일반적으로 발견할 수 있는 전원 공급기를 사용하는 덜 비싼 발생기는 펄스율(pulse rate)이 전력선 주파수(power line frequency)(미국에서는 60 Hz)와 일치하는 펄스된 파형과 약 5MHz의 출력 스펙트럼 대역폭을 갖는다. 대조적으로, 전환 모드 전력 공급기를 사용하는 고성능 발생기는 극도로 낮은 리플(ripple) 또는 CW, 파형과 약 250 kHz의 전형적인 출력 스펙트럼 대역폭을 갖는다. 유용한 최선의 법칙은 가열되는 작업물의 연결 대역폭의 절반을 넘지 않는 출력 스펙트럼 대역폭을 갖는 마이크로웨이브 공급원을 사용하는 것이다. 예를 들어, Q 요소가 4000이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌은 2.45 GHz에서 작동시 613 kHz의 연결 대역폭(Δf)을 갖는다. 양호한 작동 안정성을 위하여, 300 kHz를 넘지 않는 출력 스펙트럼 대역폭을 갖는 마이크로웨이브 공급원이 요구된다. 더 넓은 스펙트럼 출력을 갖는 어떠한 발생기를 사용해도 감소된 연결 효율 및/또는 작동 불안정성을 결과로 얻게 될 것이다. 그러므로, 이와 같은 능력을 가지는, 저 리플(low ripple) 발생기가 바람직하다.

도파 장치(20)은 전형적으로 마이크로웨이브 공급원(18)에서 마이크로웨이브 공동부(16)로 마이크로웨이브를 운반하는 어떠한 적절한 단면도 가질수 있는 관형 구조이다. 바람직한 도파 장치(20)은 정사각형, 직사각형, 또는 원형 단면중 하나를 가진다. 마이크로웨이브 공동부(16)에 사용된 벽면과 마찬가지로, 도파 장치(20)은 일반적으로 내식성 금속, 금속계 합금, 금속간 조성물, 상기 언급된 물질들의 조합물등과 같은 전도성 재료로 형성된다. 바람직한 도파 장치는 알루미늄, 스테인레스 강, 및/또는 구리로 이루어진다.

도파 장치(20)는 만약 적용기(applicator)와 마이크로웨이브 발생기 각각의 장착 지점사이의 공차 증가를 허용하기 위해 바람직하거나 필요하다면 유연성을 가질 수도 있다. 유연한 도파 장치(20)는 또한 장착 지점사이의 이동이 요구되는 곳에서 사용될 수 있다. 그러나, 유연한 도파 장치(20)는 금속 구조물의 반복적인 작동으로 인한 피로 파괴를 받을 수 있다. 설계 단계에서 굽힘을 받는동안 금속 구조물의 어떠한 부분도 항복점에 도달하는 것을 방지할 만큼 충분하게 굽힘량을 제한하도록 주의가 기울여져야 한다.

거의 모든 마이크로웨이브 전력 송출 시스템은 작업물의 임피던스가 도파 장치와 마이크로 웨이브 발생기의 임피던스에 일치토록 하기위해 사용되는 장치를 필요로 한다. 이것없이는 작업물에 연결된 일정량의 마이크로웨이브 전력이 부분적으로 감소되기도 한다. 이러한 장치의 가장 일반적인 형태는 도파장치 스터브 튜너(waveguide stub tuner)이나, 이리시스(irises)와 같은 다른 형태의 장치도 또한 사용된다. 도파 장치 튜너는 마이크로웨이브 전력이 송출되는 동안 일치되도록 조절하는데 편리하여 널리 이용된다.

튜너는 수동 또는 자동 작동중 어느 하나로 이용 가능하다. 수동 튜너는 작업자가 작업물로부터 반사되는 마이크로웨이브 전력량을 측정하는 전력계를 관찰하면서, 하나 또는 그 이상의 스터브, 도는 나사산이 파진 로드(rods)를 도파 장치안으로 돌려넣음으로서 조절된다. 튜닝은 반사되는 전력이 최소화 될 때 달성된다. 자동 튜너는 스터브가 모터에 의해 구동되고 정교한 전자 장치가 반사되는 전력을 측정하고 스터브가 이에 따라 조절되는 것을 제외하고는 근복적으로 동일한 방법으로 작동한다.

수동 튜너와 자동 튜너중에서 선정하는 일은 장치의 가격보다는 공정의 요구조건에 더 의존한다. 전력이 높은 Q 작업물에 송출될 때, 만약 발생기로부터 나오는 출력이 변경된다면 튜너는 자주 조절될 필요가 있는데, 이같은 사항은 조절되는 공정에 대해 자주 요구된다. 발생기가 출력을 변경하면, 중앙 주파수도 또한 영(0)부터 최대 출력까지 30 MHz만큼씩 변화한다.(이는 마그네트론(magnetrons)을 사용하는 모든 마이크로웨이브 발생기의 특성이다.) 작업물의 Q가 400이고 연결 대역폭이 오직 600 kHz일 때, 출력에서의 작은 변화는 작업물에 대한 연결의 완전한 손실을 가져올 수 있다. 유사하게, 특성 임피던스가 항상 변화하고 시간에 대해 점진적으로 변화하는 동안의 동적인 공정은 공정 전체에 걸쳐 연결을 유지하기 위해 계속적인 튜너 조정을 요구한다. 이러한 조건하에서, 자동 튜너가 이들의 편리성과 사용의 용이성에 있어 수동 튜너에 비해 종종 바람직하다.

대개의 상업적으로 이용가능한 튜너는, 그것이 수동이든, 자동이던지 간에, 더 다양한 임피던스 일치를 위해 3개 또는 4개의 스터브를 갖는다. 어떤 경우에 있어서, 오직 하나의 스터브를 사용하여 튜닝 요구 조건의 전부를 이루는 것이 가능하다. 만약 이와 같은 경우가 존재하면, 이러한 구성요소 요구조건에 의해 상당량의 비용이 감소된다. 그러나, 오직 하나의 스터브만을 사용하는 능력은 오직 요구되는 장비의 실제적인 형태에 대한 실험에 의해서만 결정될 수 있다.

대부분의 공업용 마이크로웨이브 가열 시스템에 의해 이용되는 다른 하나의 구성 요소는 반사되는 전력으로부터 마그네트론(마이크로웨이브 에너지를 실제적으로 생산하는 장치)을 보호하는 도파 장치 절연체이다. 절연체는 마그네트론으로부터 멀어지도록 반사되는 전력의 방향을 지정하는 도파 장치 순환기와 반사된 전력을 흡수하고 방사하는 가상 작업물(dummy load)을 포함한다. 자주 이 두가지 요소들은 함께 작동하는 분리된 구성 요소로서 존재하나, 단일 구성 요소로서 함께 합병된 몇몇의 제조업체로부터 또한 구입가능하다.

튜닝하기 위해 반사된 전력을 측정하는 수단은 또한 바람직하다. 도파장치 전력 연결기 또는 측정기는 가열 시스템에 포함될 수 있는 분리된 구성 요소로서 이용 가능하지만 절연체의 형태로 또한 이용가능하다.

다른 갖가지 도파 장치 구성요소는 장착되는 장비의 형태에 따라 또한 바람직할 수도 있다. 이들 구성 요소는 전형적으로 마이크로웨이브 에너지를 구석 주변으로 이끄는 하나 또는 그 이상의 관절부와 함께 강체인 도파 장치의 단부를 포함한다. 거의 어떠한 구성 형태도 가능하다.

도 2에서 도 5까지는 본 발명의 중합체 처리 장치(30)의 하나의 바람직한 실시예의 특수한 형태를 보여준다. 장치(30)은 호퍼(36), 주 처리 장치(38), 전송 실린더(40), 그리고 사출 메카니즘(42)을 포함하는 4개의 주 구성 요소가 제공된다. 도 2∼도 5의 장치(30)가 이들 4개의 구성 요소중 각각 하나만을 갖는 것처럼 보여짐에도 불구하고, 하나 또는 그 이상의 부가적인 호퍼, 주 처리 장치, 전송 실린더, 및/또는 사출 메카니즘은 또한 장치(20)의 출력 용량을 증가시키기 위해 제공될 수도 있다.

주 처리 장치(38)은 원통형이고 호퍼(36)으로부터 공급된 원료 공급부(32)로부터 받은 중합체 수지를 포함하는 충진물을 용융시키는데 사용된다. 주 처리 장치(38)은 상부 하우징부(top housing section)(44), 중앙 판형부(center plate section)(46), 그리고 하부 하우징부(bottom housing section)(48)를 포함한다. 중앙 판형부(46)은 회전축(49)를 중심으로 회전가능하므로, 처리되는 중합체 충진물의 송출, 용융, 그리고 수송을 용이하게 하는 회전가능한 부재를 주 처리 장치(38)에 제공한다. 도면에서 보여지는 바람직한 실시예에서, 상부와 하부 하우징부(44)와 (48)은 고정되고 회전하지 않는다. 중앙 판형부(46)는 상부 하우징부(44)에 인접하게 배치된 상부 축면(top axial face)(51)와 하부 하우징부(44)에 인접하게 배치된 하부 축면(bottom axial face)(53)을 포함한다. 중앙 판형부(46)의 상부 축면(51)에는 처리되는 중합체 수지의 각각의 충진물을 수용할 수 있도록 변형된 제 1, 제 2, 제 3 공동부인 (50),(52) 그리고 (54)가 제공된다.

호퍼(36)과 전송 실린더(40)는 상부 하우징부(44)의 상부면(47)위에 약 120도 떨어져 배치된다. 호퍼(36)과 전송 실린더(40)사이의 중간에, 주 처리 장치(38)이 마이크로웨이브 에너지 공급원과 함께 제공된다. 도 1에서 보여지는 것처럼, 마이크로에너지 공급원의 최소 일부(21)는 상부 하우징부(24)에 배치된다. 중앙 판형부(46)가 공동부들중 하나가 마이크로웨이브 에너지 공급원부(41)하부에 배치되는 지점으로 회전될 때, 마이크로웨이브 에너지 공급원은 공동부 (50), (52), 그리고 (54)중 하나의 내용물에 마이크로웨이브 에너지를 이끌수 있다.

장치(30)가 상부 하우징부(44)에 배치되는 마이크로웨이브 에너지 공급원부(41)로 구성됨에도 불구하고, 다른 구성이 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 상부 하우징부(44)에 배치되는 것보다, 마이크로웨이브 에너지부(41)는 하부 하우징부(48)의 유사한 지점에 배치될 수 있다. 또 다르게는, 마이크로웨이브 에너지 공급원의 일부는 상부와 하부 하우징부(44)와 (48) 둘 다에 배치될 수 있는데, 이 방식에서 두 개의 부분은 내재된 공동부의 내용물을 마이크로웨이브 에너지로 조사하기 위해 협력하게 된다. 다른 실시예에 있어서, 마이크로웨이브 에너지 공급원의 최소 일부는 각각의 공동부의 주변부인 중앙 판형부에 배치된다. 또 다른 실시예에 따라, 마이크로웨이브 공급원은 장치(30)의 완전히 외부에 위치할 수도 있느나, 적절한 도파 장치에 의해 작동하도록 장치(30)과 연결된다.

그러므로, 회전축(49)에 대해 중앙 판형부(46)의 회전이 각각의 공동부(50), (52), 그리고 (54)가 중합체 처리 주기인 연속적 송출, 조사, 그리고 수송 지점을 통해 이동하도록 하도록 함을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 처리 주기는 중앙 판형부(46)가 회전함에 따라 각각의 공동부 (50), (52) 그리고 (54)에 의해 연속적으로 반복된다.

도 4에서 잘 나타난 것처럼, 주기의 송출 지점은 공급물(32)로부터 나온 충진물이 공동부(50)으로 전달될 수 있는 지점에서 회전되는 공동부(50)의 위치와 일치한다. 도 4에 제시된 실시예에서, 호퍼(34) 하부에 직접 설치된 공동부(50)은 송출지점에 있다. 송출을 용이하게 하기 위하여, 상부 하우징부(44)가 구멍(55)에 제공되고 송출지점에서 호퍼(36)과 공동부(50)사이에 통하도록 한다. 바람직하게, 장치를 조절해서(제시되지 않음) 공급물(32)로부터 구멍(55)를 통과하여 전달된 충진물의 양과 타이밍을 운전자에 의해 조절할 수 있다. 사용되는 조절 장치의 종류는 중요하지 않으며, 종래 기술을 따르는 어떠한 장치도 사용될 수 있다.

도 3에서 잘 나타난 것처럼, 조사 위치는 공동부(52)의 내용물이 마이크로웨이브 공급원부(41)에 의해 마이크로웨이브 에너지로 조사될 수 있는 지점에서 회전되는 공동부(52)의 위치와 일치한다. 도 3에 제시된 실시예에서, 마이크로웨이브 공급원부(41) 아래에 직접 배치된 공동부(52)는 송출지점에 있다. 중합체 수지를 포함하는 충진물을 유지하는 공동부(52)가 이 지점에 있을 때, 마이크로 웨이브 에너지를 가지고 충진물을 조사하는 것은 중합체 수지를 용융하게 한다. 유익하게, 그러한 용융은 극도로 빠르게 일어나며 종래의 용융 기술을 사용하여 얻을 수 있는 것보다 훨씬 더 빠르다.

도 5에서 잘 나타난 것처럼, 전달 위치는 전송 실린더(40)의 활동이 공동부(54)의 내용물을 사출 메카니즘(42)로 전송하기 위해 이용할 수 있는 지점에서 회전되는 공동부(54)의 위치와 일치한다. 전송 실린더(40)에 실린더 내경(58)을 정의하는 하우징(56)을 제공한다. 또한 실린더 내경(58)에서 아래 위로 왕복운동이 가능한 피스톤(60)이 제공된다. 상부 하우징부(44)에 실린더 내경(58)의 내부 부피를 연결하는 구멍(62)를 통하여 공동부(54) 전달 지점에서 공동부(54)에 제공된다. 전달 지점에서 공동부(54)는 통로(64)를 통하여 사출 메카니즘(42)의 내부와 유동적으로 연결된다. 통로는 구멍(63)과 안내부(65)를 통하여 형성된다. 결과적으로 피스톤(60)의 아래쪽 운동은 전달 공동부로부터 통로(64)를 통하여 사출 메카니즘(42)에로 용융된 충진물에 힘을 가한다.

사출 메카니즘(42)는 측정된 양의 용융충진물을 유지하는 측정실(67)을 둘러싸는 하우징부(66)을 포함한다. 사출 메카니즘(42)는 사출 메카니즘의 세로축 방향으로 하우징(66)내에 왕복운동을 할 수 있는 피스톤(68)을 더 제공한다. 피스톤(68)이 배치되어 화살표(70)의 방향으로 피스톤의 운동은 용융된 중합체(34)에 출력 통로(72)를 통하여 힘을 가한다. 출력 통로(72)로부터 용융된 중합체는 압출 다이(제시되지 않음) 또는 금형의 내부 부피(제시되지 않음)와 같은 사용 지점에 향하게 될 수 있다. 상기에서 금형 부피는 형성된 제품의 모양과 일치하는 모양을 갖는다.

바람직한 작동모드에 의하면, 공정 처리된 중합체 수지를 포함하는 공급물(32)는 호퍼(36)에 제공된다. 중합체 공정동안 중앙 판형부(46)은 각각의 공동부(50,52 및 54)들이 송출, 조사 및 수송 지점들의 각각에 있을 때 까지 회전된다. 통상적으로 정상상태 작업동안, 송출 지점에서 공동부는 중합체 수지를 포함하는 충진물을 받을 수 있고 조사 지점에서 공동부는 바로 용융되는 고체 중합체 수지를 포함하는 충진물을 유지하며 전달 지점에서 공동부는 사출 메카니즘(42)로 전달되기 쉬운 실제적으로 용융된 중합체 수지의 충진물을 유지한다.

따라서, 중앙 판형부(46)이 그러한 지점에 있는 반면에 실제적으로 용융되지 않은 중합체 수지를 포함하는 충진물은 송출지점에서 공동부(50)으로 전달된다. 그리고, 조사 지점에 설치되어 공동부(52)에서 유지된 충진물은 상기 충진물의 중합체 수지 모두를 실제적으로 용융하기에 충분한 마이크로 웨이브 에너지로 조사되고 전달 지점에서 공동부에 유지된 최소한의 충진물(54)이 측정실(67)에 전달되어져서 공동부(54)는 처리 주기의 다음 단계에서 중합체 수지를 포함하는 연속적인 충진물을 받을 수 있다. 측정실(62)안의 충진물은 그리고 나서, 요구되는 바에 따라, 성형되는 제품과 동일한 형상을 갖는 내부 체적을 포함하는 금형(제시되지 않음)에 사출되거나, 압출 다이를 통해 압출된다.

수송 지점에 있는 전하가 측정실(67)로 전송되고 난 후, 공동부(50,52,54)가 처리 주기의 다음 지점으로 나아갈 때까지 중앙판형부(46)는 회전하고, 그다음 송출, 조사, 수송, 및 사출 단계가 반복된다. 처리 주기는 원하는 회수만큼 반복이 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 중합체 처리 장치(100)의 다른 실시예를 보여준다. 상기 장치(100)는, 중합체 물질을 포함하는 공급물(102)이 용융되어 사용 지점(미도시)으로 송출되도록 하는 연속처리에 이용된다. 상기 장치(100)는 용융 장치(104)와, 도관(106)에 의해 상기 용융 장치(104)에 작동가능하게 결합된 수송 장치(106)를 포함한다. 용융은 용융 장치(104)에서 이루어지고, 용융된 중합체는 사용 지점으로 수송되기 위해 수송 메카니즘(106)에서 가압된다.

용융 장치(104)는 측벽(114), 하부(116), 상부(118), 그리고 내부 격벽(120)으로 형성된 원통형의 전도성 하우징(112)을 포함한다. 내부 격벽(120)은 하우징(112)을 공급부(feed zone)(122)와 용융부(melting zone)(124)로 나눈다. 내부 격벽(120)의 중심 영역에는, 공급물(102)을 공급부(122)에서 용융부(124)로 통과시키는 다수의 구멍을 포함하는 천공판(perforated plate)(126)이 제공되어 있다. 바람직하게, 용융부(124)의 상부에 전기 차폐(electric shielding)를 제공하도록 내부 격벽(120)과 천공판(126)은 전도성 물질로 만들어진다. 별도로, 용융 작용이 일어나는 동안 발생한 과도한 열을 제거하기 위해, 하우징(112)의 외부에는 냉각 쟈켓(cooling jacket)(미도시)이 제공될 수 있다.

공급부(122)는 하우징(112)과 부싱 부재(busing member)(130) 내에 작동가능하게 지지되는 회전식 공급 스크류(rotatable feed screw)(128)를 포함하며, 상기 부싱 부재(130)는 공급영역의 내부 직경을 정의한다. 부싱 부재(130)는 바람직하게 경화 강(hardened steel)으로 만들어진다. 부싱 부재(13)는 용접, 리벳이음(riveting), 접착제을 이용한 접착법, 압입(press fitting)과 같은 것을 포함하는 적정 기술을 이용하여 하우징(112)에 고정가능하게 부착된다. 호퍼(hopper,134)에 제공된 공급물(102)의 전하(132)는 부싱 부재(130)의 내부면(131), 공급 부재 나사산(138), 그리고 중심 부재(140)에 의해 정의된 나선형 챔버(136)에 중력으로 공급된다. 공급 스크류(128)가 회전하면 전하(132)가 천공판(126)을 통과하여 용융부(124)로 유입된다. 공급 스크류(128)의 회전 속도를 조절함으로써 공급 속도는 쉽게 조절될 수 있다. 일반적으로, 스크류(128)의 회전 속도가 더 빠를수록 공급 속도도 빨라진다. 바람직하게, 공급 스크류(128)는 중합체 물질이 용융 장치(104)를 통해 실질적으로 연속적이고 일정한 상태로 흐를 수 있게 하는 속도로써 회전된다.

용융부(124)는 도파장치(139)에 의해 마이크로웨이브 공급원(137)에 작동가능하게 결합된 원통형의 단일모드 챔버(140)를 포함한다. 하나의 마이크로웨이브 공급원(137)과 도파장치(139)만이 도시되었으나, 챔버(140)의 하나 이상의 지점에 결합된 하나 이상의 도파장치(139)와 함께 하나 이상의 마이크로웨이브 공급원이 이용될 수도 있다. 도시된 바람직한 실시예에서, 챔버(140)는 중합체 물질이 용융 장치(104)를 통해 운반되는 통로의 기능을 할 뿐만 아니라, 공동부(140)는 단일모드 마이크로웨이브 공동부로서의 기능도 한다. 그러므로, 마이크로웨이브 및 중합체 물질은 모두, 실질적으로 챔버(140)의 종방향 축을 따라 정렬된 경로를 따라 운반된다. 바람직한 실시예에서, 챔버(140)를 정의하는 하우징의 내부면(141,142,145, 및/또는 147)에서 최소한 그 일부는 충분한 반사성을 가지고 있어서(reflective)(예, 0.1, 바람직하게는 0.05 미만의 방사율(emissivity)을 그 특징으로 한다), 마이크로웨이브뿐만 아니라 용융 작용이 이루어지는 동안 발생한 방사 에너지의 일부까지도 챔버(140)로 다시 반사되어 용융 성능을 높이게 된다.

챔버(140)는 일반적으로 그 직경이 챔버(140)의 일측에 있는 내부면(141)과 챔버(140)의 다른 일측에 있는 내부면(142) 사이의 거리로 결정된다. 챔버(140)의 길이는 챔버(140)의 입구에 있는 판(126)과 챔버(140)의 출구에 위치되는 판(144) 사이의 거리로 결정된다. 용융부(124) 일측의 내부면(141)과 용융부(124) 다른 일측의 내부면(142) 사이에서 측정된 챔버(140)의 직경은 처리용으로 이용되는 마이크로웨이브의 파장의 정수배(integer multiple)가 되는 것이 바람직하다. 챔버(140)의 직경이 상기와 같이 제공되기 때문에, 마이크로웨이브가 챔버(140) 내에서 공진함으로써 균일한 에너지 분포 및 효율적인 용융 성능을 얻을 수 있다. 바람직하게, 상기의 직경은 마이크로웨이브 파장의 2 내지 5배, 바람직하게는 2 내지 3배가 된다. 예를 들어, 2.45 GHz 마이크로웨이브에서, 챔버(140)의 직경은 바람직하게 10.75 cm이다. 챔버(140)와 같은 마이크로웨이브 공동부의 적정 형상 특성을 결정하기 위한 원리가, 예를 들어, "Industrial Microwave Heating", Metaxas, Peter Peregrinus Ltd., London(1983)에 기술되어 있다.

챔버(140)의 길이는 직경보다는 덜 결정적이다. 사실, 챔버(140) 내의 중합체 체류 시간(polymer residence time)이 용용이 이루어지기에 충분하도록 챔버(140)의 길이를 원하는 대로 할 수 있다. 바람직한 챔버(140) 길이는 가열되는 물질의 부피 범위 내에서 원하는 전계 강도(electric field strength)에 따라 결정될 수 있다. 전계 강도는 적정 속도로 가열할 수 있도록 충분히 높아야 한지만, 챔버(140) 내에서 방전이나 전기 방전(아크 발생)을 일으킬 정도로 높아서는 안된다. 상기 목적을 이루기 위한 바람직한 전계 강도는 약 6 kW의 전력 레벨에서 대략 375 kV/m 이 된다. 상기 전계 강도가 주어진다고 가정하고 그리고 2.45 GHz 마이크로웨이브 에너지가 6kW의 전력 출력 레벨에서 이용되는 장치가 제공되었다고 했을 때, 20cm 내지 100cm, 바람직하게는 약 40cm 내지 50cm의 범위에 있는 길이를 갖는 챔버(140)를 이용하면 넓은 범위의 다른 중합체들을 처리하는데 적절할 것이다. "Industrial Microwave Heating", Metaxas, Peter Peregrinus Ltd., London(1983), page 72를 일반적으로 참조.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서 특히, 마이크로웨이브 투과 라이너(150)가 챔버(140)에 제공된다. 마이크로웨이브 투과 라이너(150)를 이용하면, 처리되고 있는 물질이 챔버(140)의 중앙 영역으로 흐르도록 제한되고, 상기 영역에서 에너지 분포는 극대가 된다. 따라서, 라이너(150)에 의해 상기 물질의 보다 균일한 가열, 수송, 및 용융이 용이해진다. 라이너(150)가 없을 때에는, 측벽(114)에 가까이 있는 중합체 물질은 냉각되는 경향이 있고 반면 챔버(140)의 중심에 있는 중합체 물질은 지나치게 뜨거워질 수 있다. 그 결과의 온도 구배(gradient)는 용융부(124)를 통과하는 흐름 특성에 악영향을 주는 경향이 있다. 중합체 물질은 또한 연소되거나 또는 분해될 수 있다.

라이너(150)는 측벽(114) 가까이에 제공되지만 하부(116) 모두를 연결하지는 않는다. 통상적으로 중합체 물질은 중합체 물질이 처리실(140)의 부분에 도달하는 시간만큼 충분히 용융되므로, 하부(116)의 그러한 부분들 가까이에 라이너가 요구되지 않는다.

일반적으로 라이너(150)는 마이크로웨이브가 라이너(150)을 통해 진행할 때 상대적으로 적은 퍼센트의 마이크로웨이브 에너지를 흡수하며, 용융 동작시 변형되거나 용융되거나 저하되지 않도록 본질적으로 내열성 마이크로웨이브 투과 물질로부터 형성된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "마이크로웨이브 투과"는 마이크로웨이브 주파수 및 1650℃ 온도로 고체 전기 절연 물질의 ASTM D2520-95 복소 유전율(Complex Permittivity) (diectric constant(유전율)), 테스트 방법 B에 따라 테스트될 때 마이크로웨이브 투과 물질을 통해 진행하는 마이크로웨이브 에너지의 1%미만 그리고 더 바람직하게는 0.01%미만이 흡수되도록 마이크로웨이브 투과 물질이 상대적인 복소 유전율을 갖는 것을 의미한다. 라이너(150)를 형성하기에 적합한 다양한 종류의 내열성 마이크로웨이브 투과 물질들은 알려져 있으며, 소위 저손실 세라믹, 석영, 유리, 자기, 알루미나, 이들의 조합 등을 포함한다.

라이너(150)의 벽들의 두께는 처리실(14)의 직경, 라이너(150)가 형성되는 물질, 마이크로웨이브 공급원(137)의 전력 출력 세팅, 마이크로웨이브 공급원(137)에 의해 발생된 마이크로웨이브 방사 주파수 등을 포함하는 다양한 인자들에 따라 달라진다. 2.45 GHz 및 6 kW로 동작하고, 처리실(140)이 10.75cm의 직경을 가지며 라이너(150)가 석영 또는 저손실 세라믹으로부터 형성되는 본 발명의 바람직한 실시예에서는 2.4 내지 2.7cm 바람직하게는 2.55 내지 2.65cm 범위의 벽 두께를 가지는 라이너(150)를 형성하는 것이 적절하다.

이송 나사(128)의 회전 속도는 일반적으로 처리실(140)의 압력을 결정한다. 바람직하게는, 처리실(140)을 통해 중합체 물질을 수송하기에 충분한 힘을 발생시키기 위해 효과적인 상대적으로 낮은 압력으로 처리실(140)에서 용융이 발생한다. 특히 중합체 물질의 유량과 가열 속도를 매치시켜 중합체 물질이 대체로 동일한 비율로 판(126)을 통해 처리실(140)에 입력되도록 하고 중합체 물질이 판(144)을 통해 처리실(140)을 빠져나가도록 한다. 그러나, 상기 힘이 지나치게 낮으면, 처리실(140)에 머무는 시간이 지나치게 길어질 수 있고 처리되는 중합체 물질이 연소되거나 저하될 수 있다. 반면에, 압력이 지나치게 높으면, 중합체 이송 속도가 지나치게 높아 충분한 용융을 달성할 수 없게된다. 따라서, 약 2kg/cm²내지 약 40kg/cm², 바람직하게는 2kg/cm²내지 20kg/cm²범위의 상대적으로 낮은 압력 조건에서 용융이 바람직하게 처리실(140)에서 수행된다. 본 발명의 실행에 있어서, 처리실(140)의 물질에 가해진 압력은 처리실(140)의 출구 포트 즉 판(144) 에 있는 물질의 압력으로서 결정될 수 있다.

용융 후, 융융된 중합체는 도관(108)을 통해 융융장치(104)에서 수송장치(106)로 전송된다. 용융장치(104)와 수송장치(106) 사이에서 용융 중합체의 수송은 중력, 펌프 등과 같은 적절한 구동 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 용융펌프(110)는 그러한 수송을 수행하는데 사용된다. 용융펌프(110)는 적어도 두가지의 중요한 기능을 수행한다. 첫째, 용융펌프(110)는 수송장치(106)로 전송된 융융 물질의 유량을 제어한다. 또한 용융펌프(110)는 용융 물질을 균질화시킨다. 융융펌프(110)가 우선적으로 선택되었지만 첵크 밸브와 같은 다른 장치들 또한 사용될 수 있다.

수송장치(106)는 용융 중합체의 측정된 양을 보유하는 측정실(154)을 둘러싸는 원통 하우징(152)을 포함한다. 수송장치(106)에는 수송장치(106)의 종축을 따른 방향으로 하우징(152) 내에서 왕복운동이 가능한 피스톤(156)이 더 구비된다. 화살표(158) 방향으로 피스톤(156)의 이동에 의해 용융 중합체(160)가 출구 유로(162)를 통해 사용지점으로 가해지도록 피스톤(156)이 배치된다. 피스톤(156)의 작동은 간헐적인 방식으로 각 피스톤 주기에 작용하여 용융 중합체를 사용지점에 가하도록 하므로, 피스톤(156)을 포함하는 수송장치(106)가 사출 금형 적용에 가장 효과적으로 사용된다. 반면에, 압출 다이를 포함하는 사용지점에 용융 중합체를 제공하도록 요구된다면, 용융 중합체의 계속적인 공급을 사용지점에 전달하기 위해 용융 펌프 또는 다른 유사한 수송장치가 피스톤(156)을 대신할 수 있다.

측정실(154)은 처리실(140)로부터 분리되어 있고 처리실(140)에 대해 독립적으로 압력이 가해지므로, 사출금형 또는 압출에 적합한 상대적으로 높은 압력이 용융 작용의 수행에 영향을 미치지 않고 측정실(154)에서 발생될 수 있다. 예를 들어, 10kg/cm²내지 2000kg/cm²바람직하게는 500kg/cm²내지 1000kg/cm²범위의 상대적으로 높은 압력이 측정실(154)에서 쉽게 발생될 수 있는 한편 더 낮은 압력이 처리실(140)에서 유지된다.

도 7은 본 발명의 중합체 처리 장치(200)의 또다른 실시예를 도시하는 것으로, 상기 장치(200)가 처리실(140A)에 위치된 코어 부재(202)를 더 포함한다는 것을 제외하고는 도 6의 중합체 처리 장치(100)와 대체로 유사하다(예를 들어, 도 6에서도 발견되는 도 7의 모든 부분은 도 7의 도면 부호 끝에 "A"를 더 추가하고 있다는 것을 제외하고는 도 6의 해당 부분과 동일한 도면 부호로 표시된다.). 코어 부재(202)는 판(126A)로부터 판(144A)로 연장되고 처리실(140A)을 통해 환상 방식으로 중합체 물질을 안내하는 내부 표면을 정의하는 표면(204)을 갖는다. 코어 부재(202)의 사용은 공진하는 마이크로웨이브의 에너지 분포가 가장 일정한 처리실(140A)의 환상 영역으로 물질의 흐름을 한정함으로써 장치(200)의 가열 성능을 더 최적화시킨다. 바람직하게는, 코어 부재(202)는 상기 정의된 마이크로웨이브 투과 물질로부터 만들어져서 코어 부재(202)의 존재가 용융의 수행과 전혀 간섭하지 않도록 한다. 처리실(140A)이 2.45 GHz로 동작하고 10.75cm의 내부 직경을 갖는 TM₂₀모드 캐비티일 때, 라이너(150)는 석영으로부터 만들어지고 약 2.4 내지 2.7cm 범위의 두께를 가지며, 코어 부재(202)는 바람직하게 1.8 내지 2cm 범위의 반경을 가질 수 있다.

도 6 또는 도 7에 도시된 본 발명의 실시예를 사용할 때 물질들과 처리 조건들을 다르게하는 가열 성능을 최대한 이용할 수 있도록 하기 위해, 라이너(150) (또는 경우에 따라 150A) 및/또는 코어 부재(202)(있다면)는 독립적으로 이동가능하여 다른 크기의 부품들이 필요에 따라 처리실(140)(또는 140A)에 삽입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 가열 성능을 처리되는 중합체의 어떤 종류에 대해서도 최대한 활용할 수 있도록 한다. 반면에, 실행가능성있는 제조를 위해, 이동불가능한 라이너 및/또는 동작 조건 범위 이상의 물질 범위에 양호한 가열 성능을 일반적으로 제공하는 특성을 갖는 코어 부재를 사용하는 것이 바람직하다.

라이너(라이너(150 또는 150A)와 같은) 및/또는 코어 부재(코어 부재(202)와 같은)를 포함하는 본 발명의 실시예에서 그러한 부품 중 하나 또는 둘다가 처리실(140)(또는 경우에 따라 140A)의 축을 중심으로 회전가능하게 함으로써 물질 수송 또는 혼합을 도울 수 있도록 한다. 라이너와 코어 부재 둘다가 존재하여 회전가능할 경우, 그러한 부재들은 필요에 따라 동시회전, 역회전 또는 이들 둘 다에 적용될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예에 대해 설명되었지만 본 발명은 또한 본 개시의 정신 및 영역 내에서 변형될 수 있다. 따라서, 본 출원은 일반적인 원리를 이용하여 발명의 변형, 사용 또는 개조를 포괄하도록 의도된다. 또한, 본 출원은 본 발명이 속하는 당해 기술분야에서 알려지거나 일상적인 관행 내에 해당하고 첨부된 청구항의 범위에 해당하는 본 개시로부터 벗어나는 것들을 포괄하도록 의도된다.

상기 내용에 포함되어 있음

Claims

(a) 마이크로웨이브 에너지로 조사된, 조성물을 포함하는 충진물을 공동부내에 수송하는 단계;

(b) 상기 충진물이 상기 공동부 내에 있는 동안, 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 충진물을 조사하는 단계;

(c) 상기 용융된 중합체를 상기 공동부에서 측정실로 수송하는 단계; 그리고

(d) 상기 용융된 중합체를 상기 측정실에서 사용지점으로 수송하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부는 단일 모드 마이크로웨이브 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부는 단일 모드 마이크로웨이브 공동부이며 단계 (a)는 마이크로웨이브 에너지가 공동부 내에서 전파되는 경로에 실질적으로 상응하는 경로를 따라 충진물을 수송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부는 다중모드 마이크로웨이브 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

단계 (b)는 제 1 압력을 제 1 압력 범위 내에 있는 충진물에 가하는 동안 발생하며, 단계 (d)는 제 2 압력을 제 2 압력 범위 내에 있는 충진물에 가하는 동안 발생하며, 상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 압력 범위는 약 2kg/cm²에서 20kg/cm²까지 미치며, 상기 제 2 압력 범위는 약 10kg/cm²에서 2000kg/cm²까지 미치는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 압력 범위는 약 3kg/cm²에서 10kg/cm²까지 미치며, 상기 제 2 압력 범위는 약 500kg/cm²에서 1000kg/cm²까지 미치는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

단계 (a)와 (b)는 실질적으로 일정한 상태 조건에서 상기 공동부를 통해 상기 충진물을 수송하는 동안 발생하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

피스톤의 동작에 의해 상기 용융된 중합체가 상기 측정실에서 사용지점으로 수송되는 것이 가능하도록, 피스톤(piston)을 포함하는 수송 메카니즘은 상기 측정실에 작동가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 사용지점은 측정실과 유체 연통되도록 위치되는 사출 금형의 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 사용지점은 측정실과 유체 연통되도록 위치되는 압출 다이인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부는 전도성의 하우징내의 처리실이며, 처리실로 수송된 충진물이 하우징부와 직접 접촉하지 않도록 상기 하우징 내부면의 적어도 일부에 마이크로웨이브 투과 물질이 라이닝으로서 제공된 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 마이크로웨이브 투과 물질은 석영, 저손실 세라믹, 유리, 자기, 그리고 그 조합물 중에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 충진물이 상기 공동부를 통해 수송되기 위한 환형의 통로를 형성하는 효과적인 방식으로 코아 부재가 상기 공동부 내에 위치되며, 상기 코아 부재는 마이크로웨이브 투과 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 코아 부재의 마이크로웨이브 투과 물질은 석영, 저손실 세라믹, 유리, 자기, 그 조합물 중에서 선택된 물질을 선택하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

마이크로웨이브 에너지로 상기 충진물을 조사함으로써 중합체가 용융되도록 상기 충진물은 비극성 중합체와 충분한 양의 마이크로웨이브 에너지 흡수 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 충진물은 중합체 수지(resin)의 중량을 100으로 할 때 마이크로웨이브 에너지 흡수 첨가제는 약 0.01 내지 약 20의 중량을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 중합체는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
제 10 항에 있어서,

(a) 상기 용융된 충진물을 상기 측정실에서 상기 사출 금형의 공동부로 운반하는 단계;

(b) 상기 용융된 충진물이 금형의 공동부 내에서 실질적으로 고체화되도록 하는 단계; 그리고

(c) 상기 고체화된 제품을 금형에서 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용하는 방법.
(a) 마이크로웨이브 처리 공동부를 형성하는 전도성 하우징과;

(b) 조성물의 충진물이 상기 공동부 내에 있는 동안 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 상기 충진물이 조사될 수 있도록, 상기 공동부에 작동가능하게 결합된 마이크로웨이브 에너지 공급원과;

(c) 상기 용융된 중합체가 상기 공동부에서 상기 처리실로 수송될 수 있도록 상기 공동부와 유체 연통되는 처리실과; 그리고

(d) 상기 처리실 내의 용융된 중합체가 사용지점으로 수송될 수 있는 방식으로 상기 처리실에 작동가능하게 결합된 수송 메카니즘을 포함하는 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 마이크로웨이브 처리 공동부는 단일 모드 마이크로웨이브 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 마이크로웨이브 에너지가 상기 공동부 내에서 전파되는 경로에 실질적으로 상응하는 경로를 따라 상기 조성물이 상기 하우징을 통해 수송될 수 있도록, 상기 마이크로웨이브 처리 공동부는 상기 하우징 내에 위치되는 단일 모드 마이크로웨이브 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 공동부는 다중모드 마이크로웨이브 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 20 항에 있어서,

피스톤의 동작에 의해 상기 용융된 중합체가 상기 처리실에서 상기 사용지점으로 수송되는 것이 가능하도록, 상기 수송 메카니즘은 처리실에 작동가능하게 결합된 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 사용지점은 상기 측정실과 유체 연통되도록 위치되는 상기 사출 금형의 공동부인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 사용지점은 상기 측정실과 유체 연통되도록 위치되는 압출 다이인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 마이크로웨이브 처리 공동부로 수송된 충진물이 상기 하우징부와 직접 접촉하지 않도록, 상기 하우징 내부면의 적어도 일부에 마이크로웨이브 투과 물질 라이닝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 마이크로웨이브 투과 물질은 석영, 저패스 세라믹, 유리, 자기, 그리고 그 조합물 중에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 충진물이 공동부를 통해 수송되기 위한 환형의 통로를 형성하는 효과적인 방식으로 상기 공동부 내에 위치되는 코아 부재가 포함되며, 그리고 상기 코아 부재는 마이크로웨이브 투과 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 이용할 수 있는 방법.
(a) 중합체 수지를 포함하는 충진물을 보유하는 제1 공동부를 포함하는 회전가능한 부재를 제공하는 단계와,

(b) 상기 공동부가 중합체를 포함하는 공급물과 연통되도록 제1 위치에 대해 상기 회전가능한 부재를 회전시키는 단계와,

(c) 공급물로부터 중합체를 포함하는 충진물을 공동부로 송출하는 단계와,

(d) 충진물을 공동부에 송출한 후, 상기 모든 중합체를 실질적으로 용융하기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 충진물을 조사하는 단계와, 이러한 조사단계는 회전가능한 부재가 제1 위치로부터 떨어져서 회전된 후에 발생하며,

(e) 중합체를 용융시킨 후에 용융된 중합체의 적어도 한 부분을 측정실에 수송시키는 단계와, 그리고

(f) 용융된 중합체를 측정실에서 사용지점으로 수송시키는 단계를 포함하는 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
제 30 항에 있어서,

상기 회전가능한 부재는 제1 위치, 제2 위치 및 제3 위치를 포함하는 다수의 위치로 회전가능하고, 충진물을 공동부에 송출하는 단계는 회전가능한 부재가 제1 위치에 있을 때 발생하고, 공동부에 있는 충진물을 조사하는 단계는 회전가능한 부재가 제2 위치에 있을 때 발생하고, 공동부에서 측정실로 충진물을 수송하는 단계는 회전가능한 부재가 제3 위치에 있을 때 발생하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
제 30 항에 있어서,

상기 회전가능한 부재는 제1 위치 및 제2 위치를 포함하는 다수의 위치로 회전가능하고, 충진물을 공동부에 송출하는 단계는 회전가능한 부재가 제1 위치에 있을 때 발생하고, 공동부에 있는 충진물을 조사하는 단계는 회전가능한 부재가 제1 위치에서 제2 위치로 회전할 때 발생하고, 공동부로부터 충진물을 수송하는 단계는 회전가능한 부재가 제2 위치에 있을 때 발생하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브에너지를 사용하는 공정.
제 30 항에 있어서,

상기 회전가능한 부재는 실질적으로 원통모양이고, 제1 및 제2 축표면들을 가지며, 상기 공동부는 충진물을 수용하기 위해 상기 회전가능한 부재의 제1 축표면과 연통되어 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
제 33 항에 있어서,

상기 회전가능한 부재는 상기 제1 축표면에 근접하여 배치된 상부 하우징 부분과 상기 제2 축표면에 근접하여 배치된 하부 하우징 부분을 포함하는 하우징에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
제 30 항에 있어서,

피스톤의 이동에 의해 상기 충진물이 공동부에서 측정실로 수송되는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
제 30 항에 있어서,

피스톤의 이동에 의해 상기 충진물이 측정실에서 사용지점으로 수송되는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
(a) 제 1, 제 2, 제 3 공동부를 포함하는 회전가능한 부재를 제공하며, 회전가능한 부재의 회전에 의해 공동부 각각이 공정 주기의 연속적인 송출, 조사, 수송 위치를 통해 순차적으로 이동되고, 그러한 공정 주기는 회전가능한 부재가 회전함에 따라 각 공동부에 의해 연속적으로 반복되고, 송출 위치에 있는 하나의 공동부는 중합체를 포함하는 충진물을 수용할 수 있고, 조사 위치에 있는 하나의 공동부는 조사단계시 조성물의 충진물을 보유하고, 수송 위치에 있는 하나의 공동부는 실질적으로 용융된 중합체 수지를 포함하는 충진물을 보유하는 단계와,

(b) 실질적으로 용융되지 않은 중합체 수지를 포함하는 충진물을 송출 위치에 있는 공동부로 송출하는 단계와,

(c) 조사 위치에 배치된 공동부에 보유된 충진물을 상기 충진물의 모든 중합체 수지를 용융시키기에 충분한 마이크로웨이브 에너지의 양으로 조사하는 단계와,

(d) 수송 위치에 있는 공동부에 보유된 충진물의 적어도 한 부분을 측정실에 수송하여 중합체 수지를 포함하는 추가 충진물을 상기 공동부가 수용할 수 있도록 하는 단계와,

(e) 측정실로부터의 충진물을 금형될 제품에 해당하는 형태를 갖는 내부 체적을 포함하는 금형에 사출하는 단계와,

(f) 공동부 각각이 공정 주기의 다음 해당 위치로 순차적으로 전진하도록 회전가능한 부재를 회전시키는 단계와,

(g) 상기 (b) 내지 (f) 단계를 다수회 반복하는 단계를 포함하여 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 사용하는 공정.
(a) 조성물의 충진물을 보유하는 공동부를 포함하는 회전가능한 부재와,

(b) 공동부내의 충진물이 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 마이크로웨이브 에너지로 조사될 수 있도록 공동부에 작동적으로 결합된 마이크로웨이브 에너지 공급원과,

(c) 충진물이 공동부에서 측정실로 수송될 수 있도록 공동부와 유체로 연통될 수 있는 측정실과,

(d) 충진물을 측정실에서 사용지점으로 수송시킬수 있도록 장치에 작동적으로 위치된 제 1 수송 메카니즘을 포함하여 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하는 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 회전가능한 부재는 제 1 위치, 제 2 위치 및 제 3 위치를 포함하는 다수의 위치로 회전가능하고, 회전가능한 부재가 제 1 위치에 있을 때 충진물은 공동부로 송출가능하고, 회전가능한 부재가 제 2 위치에 있을 때 공동부 내의 충진물이 조사가능하고, 회전가능한 부재가 제 3 위치에 있을 때 충진물이 공동부에서 측정실로 수송가능한 것을 특징으로 하는 조성물 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 부재는 제 1 위치 및 제 2 위치를 포함하는 다수의 위치로 회전가능하고, 회전가능한 부재가 제 1 위치에 있을 때 충진물이 공동부에 송출가능하고, 회전가능한 부재가 제 1 위치에서 제 2 위치로 회전할 때 충진물이 공동부 내에서 조사가능하고, 회전가능한 부재가 제 2 위치에 있을 때 충진물이 공동부로부터 수송가능한 것을 특징으로 하는 조성물 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 부재는 회전가능하고, 제1, 제2, 제3 공동부를 포함하고, 상기 회전가능한 부재의 회전에 의해 공동부 각각이 공정 주기의 연속적인 송출, 조사, 수송 위치를 통해 순차적으로 이동되고, 그러한 공정 주기는 회전가능한 부재가 회전함에 따라 각 공동부에 의해 연속적으로 반복되고, 송출 위치에 있는 하나의 공동부는 중합체 수지를 포함하는 충진물을 수용할 수 있고, 조사 위치에 있는 하나의 공동부는 조사단계동안 충진물을 보유하고, 수송 위치에 있는 하나의 공동부는 실질적으로 용융된 중합체 수지를 포함하는 충진물을 보유하는 것을 특징으로 하는 조성물 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

용융된 중합체 수지를 포함하는 충진물의 적어도 한 부분을 공동부로부터 측정실로 수송할 수 있도록 장치에 작동적으로 위치된 제 2 수송 메카니즘을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조성물 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 제 1 수송 메카니즘은 제 1 수송 메카니즘에 작동적으로 배치된 피스톤을 포함함으로써 수송 피스톤의 이동에 의해 충진물이 측정실에서 사용지점으로 수송될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조성물 처리 장치.
(a) 물질 공급 포트 및 물질 출구 포트로부터 연장되는 길이를 갖는 마이크로웨이브 처리 공동부를 형성하는 전도성 하우징과,

(b) 마이크로웨이브 에너지가 마이크로웨이브 처리 공동부의 길이를 따라 단일 모드 방식으로 전파되도록, 그리고, 조성물의 충진물이 공동부 내에 있는 동안 중합체를 용융시키기에 효과적인 조건에서 충진물이 마이크로웨이브 에너지로 조사될 수 있도록 공동부에 작동적으로 결합되는 마이크로웨이브 에너지 공급원과,

(c) 하우징의 내부 표면의 적어도 한 부분을 라이닝하는 마이크로웨이브 투과 물질을 포함하는 적어도 하나의 용융가능한 중합체를 포함하는 조성물을 처리하기 위해 마이크로웨이브 에너지를 사용할 수 있는 장치.
제 44 항에 있어서,

상기 하우징은 원통모양인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 사용할 수 있는 장치.
제 44 항에 있어서,

상기 마이크로웨이브 투과 물질은 석영, 저 패스 세라믹, 유리, 자기 및 그 조합으로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 사용할 수 있는 장치.
제 45 항에 있어서,

충진물을 공동부를 통해 수송하기 위한 환형의 경로를 정의하기에 효과적인 방식으로 공동부에 위치된 코어 부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 사용할 수 있는 장치.