KR20010067040A

KR20010067040A - 고점도 액체 물질의 절단 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010067040A
Application number: KR1020000044080A
Authority: KR
Inventors: 오자키고이치; 이마이즈미도루; 이시다고이치; 야마데라도이히코; 하마다미쓰오
Original assignee: 다우 코닝 도레이 실리콘 캄파니 리미티드
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-29
Publication date: 2001-07-12
Also published as: US6353033B1; JP2001041399A; EP1074356A3; EP1074356A2

Abstract

본 발명은 고점도 액체 물질을 우수한 생산성과 특정량으로 절단할 수 있는 고점도 액체 물질을 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 절단되는 고점도 액체 물질은 조 실리콘 고무, 폴리부타디엔 조 고무, 폴리이소부틸렌 조 고무, 고점도 지방족 탄화수소 오일, 고점도 방향족 탄화수소 오일, 아스팔트, 고점도 음식물, 및 주성분이 단백질, 전분 또는 맥아 시럽인 음식물을 포함한다. 고점도 액체 물질은 저점도 액체 물질, 예를 들면, 물, 염수, 에탄올, 아세트산, 에틸렌 글리콜, 저점도 디오가노폴리실록산, 톨루엔, 크실렌, 헥산 또는 식용유에 의해 절단된다.

Description

고점도 액체 물질의 절단 방법 및 장치{Method and apparatus for cutting high viscosity liquid material}

본 발명은 고점도 액체 물질을 절단하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

고점도 액체 물질을 보다 용이하게 취급하기 위해 블록으로 절단하는 방법은 고무, 플라스틱, 접착제, 페인트 및 식품을 다루는 기술 분야에서 주로 사용된다. 예를 들면, 미가공 실리콘 고무 또는 합성 고무와 같은 고점도 액체 물질의 유기 용매 용액의 제조시, 고점도 액체 물질은 이의 제조 장치 또는 저장 장소로부터 꺼내 블록으로 절단하고, 이들 블록을 유기 용매 내로 넣어 혼합하게 된다.

식품과 같은 고점도 액체 물질을 다루는 기술 분야에 있어서, 주성분이 전분 또는 단백질인 고점도 식품 물질은 공급 파이프를 통해 저장 장소로부터 꺼내어 블록으로 절단한 후, 이들 블록을 용기에 밀봉하게 된다.

이러한 고점도 액체 물질을 블록의 형태로 만들기 위해 종전에 사용되어 오던 방법은 블레이드 또는 블레이드와 유사한 절단 도구를 사용하여 기계적 수단으로 이들 물질을 절단하는 것이었다. 하지만, 고점도 액체 물질이 끈적거리는 물질인 경우, 이들은 종종 절단 도구의 표면에 들러붙어 절단 성능을 저하시키게 된다. 심각한 경우에는 고점도 액체 물질을 절단하는 것조차 불가능하게 된다. 또한, 블록 형태의 고점도 액체 물질이 특정한 양으로 방출되어야 하는 경우, 절단 도구에 들러붙은 고점도 액체 물질을 매번 긁어내거나 세척해내야 하고, 이것은 불량한 생산성을 초래하게 된다.

또다른 문제점은 접착제와 같은 고점도 액체 물질이 외부 공기에 노출되는 경우 고점도 액체 물질 자체의 품질이 감소되고 그 특성이 변질된다는 점이다.

상기 문제를 해결하기 위해서 수 많은 방법들이 제시되어져 왔다. 예를 들면, 문헌[일본 특허원 제(평)7-98099호]에서는, 질소 또는 기타 불활성화 가스로 이루어진 가압 가스를 물질이 통과하는 파이프내의 고점도 액체 물질내로 불어넣어 고점도 액채 물질을 절단하고 이를 블록 형태로 배출하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 상기 방법에서, 절단에 사용되는 가압 가스는 종종 고점도 액체 물질내부에서 급작스럽게 팽창하여 고점도 액체 물질을 튀기거나 흩어지게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 고점도 액체 물질이 특정한 양으로 블록으로 절단될 수 있는, 고점도 액체 물질을 절단하는 방법, 및 상기 절단 방법에 사용할 수 있는 절단 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 절단 장치의 양태를 예시하는, 부분적으로 단면도이고 단순화된 도면이다.

본 발명의 상기 및 기타 특징은 상세한 설명을 고려하여 명백해 질 것이다.

도 1에서, 1은 배출구이고, 2는 격벽이고, 3은 실린더형 하부 탱크이고, 4는 실린더형 상부 탱크이고, 5는 고점도 액체 물질이고, 6은 저점도 액체이고, 7은 말단부이고, 8은 들어올릴 수 있는 저점도 액체 공급 파이프이고, 9는 도관이고, 10은 저점도 액체 공급 포트이고, 11은 가압 실린더이고, 12는 저점도 액체 유출 포트이고, 13은 고점도 액체 공급 포트이고, 14는 저점도 액체 주입 포트이며, "A"는 일반적으로 본 발명의 고점도 액체 물질 절단 장치를 나타내는데 사용된다.

본 발명의 고점도 액체 물질을 절단하는 방법은 고점도 액체 물질 5의 특정양을 이의 중심에 배출구 1을 갖는 격벽 2에 의해 상부 탱크 4 및 하부 탱크 3로 분할되어 있는 실린더의 하부 탱크 3으로부터 배출구 1을 통해, 상부 탱크 4에 저장된 고점도 액체 물질 5의 비중보다 더 큰 비중을 갖는 저점도 액체 6으로 배출시킴을 특징으로 한다. 이후, 이의 말단부 7이 배출구 1과 마주보고 있는 저점도 액체 공급 파이프 8을 말단부 7이 배출구 1의 둘레 주위에서 격벽 2와 접촉할 때까지 들어올리고, 저점도 액체 10을 말단부 7로부터 유출시키고 배출된 고점도 액체 물질 5를 블록으로 절단시킨다.

본원은 다음 단계 1 및 2를 반복함을 특징으로 하는 고점도 액체 재료를 절단하는 연속식 방법을 제공한다.

단계 1에서, 소정량의 고점도 액체 재료가 중심 부근에 방출구를 갖는 격벽에 의해 상부 탱크와 하부 탱크로 나뉘어진 실린더의 하부 탱크로부터 방출되어, 방출구를 통해, 상부 탱크에 내장된 고점도 액체 재료의 비중보다 높은 비중을 갖는 저점도 액체로 도입된 다음, 말단부가 방출구와 마주보는 저점도 액체 공급 파이프가, 말단부가 방출구 주변의 격벽과 접촉될 때까지 상승하며, 후속적으로 저점도 액체가 말단부로부터 유동되고, 방출된 고점도 액체 재료가 블록으로 절단된다. 단계 2에서, 저점도 액체 공급 파이프가 하강된다.

본 발명에 따르는 고점도 액체 재료를 절단하는 장치는 중심 부근에 방출구를 갖는 격벽에 의해 상부 탱크와 하부 탱크로 나뉘어진 실리더 및 실린더의 하부 탱크내에 말단부가 배출구에 대면하고 있는 상승시킬 수 있는 저점도 액체 공급 파이프를 가짐을 특징으로 한다.

고점도 액체 재료는 표준 온도에서 고점도를 가져야 한다. 예를 들면, 25℃에서의 점도는 300,000mPa·s/300,000센티스토크 이상, 바람직하게는 1,000,000mPa·s/1,000,000센티스토크 이상이어야 한다. 이는 매우 작은 유동성을 갖거나 단지 가압하에 유동할 수 있어야 한다. 그러나, 이는 파이프를 통하여 공급되고 가압하에 펌핑될 수 있는 물질이어야 한다.

용어 "고점도 액체 물질"은 고점도의 액체 물질, 고점도의 반액체 물질, 반액체 슬러리 및 반액체 페이스트를 포함하려는 의미이다. 이러한 고점도의 액체 물질의 예로는 고점도, 예를 들면, 25℃에서 윌리엄즈 가소성이 90 내지 300인 조실리콘 고무라고 하는 디오가노폴리실록산, 생고무의 형태인 폴리부타디엔, 생고무의 형태인 폴리이소부틸렌이 포함된다.

기타 이러한 고점도의 소수성 거대분자 물질, 소수성 거대분자 물질과 다른 성분과의 혼합물, 생고무 형태의 거대분자 화합물의 슬러리, 고점도의 지방족 탄화수소 오일, 고점도의 방향족 탄화수소 오일, 아스팔트, 고점도의 식품 재료 및 주성분이 단백질, 전분 및 맥아 시럽인 식품이 또한 포함된다.

저점도의 액체가 본 발명의 절단방법에 사용되며, 이의 기능은 배출구로부터 고점도의 액체 물질을 분리하고, 저점도의 액체 공급 파이프의 말단을 배출구의 둘레에 접촉하도록 함으로써 고점도의 액체 물질을 완전히 절단하는 것이다.

하부 탱크에서 배출구를 통해 상부 탱크로 배출된 고점도 액체 물질은 저점도 액체 공급 파이프의 말단부가 배출구 둘레 주위의 격벽과 접촉하게 되면 절단되고, 절단된 고점도 액체 물질은 배출구로부터 완전히 빠져나올 수 없게 된다. 그러나, 저점도 액체는 저점도 액체 공급 파이프 말단에서 상부 탱크로 유동할 때 배출구로부터 빠져나오며, 이로인해 상부 탱크를 채우고 있는 저점도 액체를 통해 블럭 형태의 고점도 액체 물질이 생성된다.

저점도 액체는 고점도 액체 물질보다 비중이 커야 한다. 저점도 액체는 고점도 액체 물질과 서로 불용성이거나 단지 난용성인 것이 바람직하다. 점도는 일반적으로 실온에서 1 내지 500mPa.s이고, 바람직하게는 0.1 내지 100mPa.s이다.

저점도 액체의 몇가지 예로는 물; 염수와 같은 무기 염의 수용액; 에탄올, 아세트산, 에틸렌 글리콜과 같은 친수성 유기 화합물 및 이의 수용액; 저점도 디오가노폴리실록산; 톨루엔, 크실렌 및 헥산과 같은 유기 용매; 및 식용 오일이 포함된다. 고점도 액체 물질이 조 실리콘 고무와 같은 소수성 거대분자 물질인 경우, 저점도 액체는 물과 같은 친수성 물질인 것이 바람직하다.

고점도 액체 물질이 조 실리콘 고무이고 저점도 액체가 물인 경우, 저점도 액체 공급관의 말초부 말단이 배출구 둘레 주위의 격벽과 접촉하는 동안의 시간은 일반적으로 0.05초 이하, 바람직하게는 0.03초 이하이다.

저점도 액체 공급관의 말단으로부터의 저점도 액체의 유동은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 그 양은, 고점도 액체 물질의 블록이 말단과 배출구 둘레 주위의 격벽 사이에서의 접촉으로 절단되고 배출구로부터 회수될 수 있으며 고점도 액체 물질의 절단 블록이 상부 탱크 중의 저점도 액체를 통해 상향 이동할 수 있도록 충분해야 한다.

고점도 액체 물질이 조 실리콘 고무이고 저점도 액체가 물인 경우, 말단으로부터의 저점도 액체의 유동은 전형적으로 실린더형 용기의 단면적 10cm²당 5 내지 30kg/시간이다. 말단으로부터 유동하는 저점도 액체의 압력은 배출구로부터의 고점도 액체 물질의 블록을 완전히 분리시키도록 충분히 높아야 한다. 이는 고점도 액체 물질의 유형과 양에 따라 조정될 수 있다. 그러나, 이는 상부 탱크 중의 고점도 액체 물질에 적용되는 압력보다 높아야 한다. 예를 들어, 고점도 액체 물질이 조 실리콘 고무이고 저점도 액체가 물인 경우, 말단으로부터의 저점도 액체의 압력은 바람직하게는 0.3 내지 1.0MPa/3 내지 10기압이다.

본 발명에 따르는 고점도 액체 물질의 절단 장치는 중심 부근에 배출구를 갖는 격벽에 의해 상부 탱크 및 하부 탱크로 분할된 실린더를 갖는다. 말단부가 배출구에 직면하는 실린더의 하부 탱크에 높일 수 있는 저점도 액체 공급 파이프가 존재한다. 고점도 액체 물질용 배출구의 형상은 블록으로 절단되는 고점도 액체의 형상 및 크기에 따라 선택되어야 한다. 상부 및 하부 탱크가 원형인 것이 바람직하지만, 이들은 프리즘 형태일 수 있다. 상부 탱크, 하부 탱크 및 격벽은 스테인레스 강 및 듀랄루민과 같은 금속 뿐만 아니라 유리 섬유 강화된 플라스틱으로 제조될 수 있다.

측면으로부터 관찰할 경우, 하부 탱크는 직선 실린더형, L-형, 이들 형태의 중간 형태일 수 있거나, 이는 중간에서의 직경이 말단에서의 직경보다 큰 실린더형일 수 있다. 하부 탱크에는 격벽 아래에 위치한 고점도 액체 물질 공급 포트가 장착되고, 포트는 고점도 액체 물질 공급원과 서로 통한다. 하부 탱크가 L-형일 경우, 고점도 액체 물질 공급 포트는 격벽으로부터 반대 면에 위치하는 것이 바람직하다. 상부 탱크를 측면으로부터 관찰할 경우, 이의 형태은 직선 실린더형, 리버스트(reversed) L-형 또는 이러한 형상의 중간 형태일 수 있다.

바람직하게는, 상부 탱크의 직경은 고점도 액체 물질 블록 직경의 1.5 내지 10배, 바람직하게는 1.5 내지 3배이어야 한다. 상부 탱크에는 고점도 액체 물질 블록 및 저점도 액체용 배수구가 장착되어 있다. 배수구는 고점도 액체 물질과 저점도 액체 회수용 장치와 서로 통한다.

저점도 액체 공급 파이프는 높일 수 있고, 금속으로 제조될 수 있다. 이는공기 또는 수압 실린더에 의해 높이거나, 낮출 수 있다. 저점도 액체 유출 포트는 저점도 액체 공급 파이프의 말단에서 중간에 공급되고, 저점도 액체 유출 공급원을 유도하는 도관은 포트 내부에 공급된다.

바람직하게는, 플루오로수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 또는 기타 유기 수지로 구성된 쿠션화 부재 7'는 저점도 액체 공급 파이프의 원심 말단에 접속되어 파이프가 배출구의 외부와 접촉할 경우의 충격을 약화시키고, 이의 내구성을 향상시킨다. 고압 플런저형 펌프 또는 피스톤형 펌프를 사용하여 고점도 액체 물질을 하부 탱크에, 저점도 액체를 저점도 액체 공급 파이프에 공급한다. 블록으로 절단된 고점도 액체 물질은 상부 탱크 중의 저점도 액체 속에서 부유하고, 떠오르고, 상부 탱크 중의 배수구를 통해 회수 장치로 이전된다.

본 발명의 절단 장치는 도 1에 도시되어 있다. 절단 장치 A는 중심부에 배출구 1를 갖는 격벽 2에 의해 상부 및 하부 탱크로 분리된, 실린더형 하부 탱크 3 및 실린더형 상부 탱크 4로 이루어져 있다. 하부 탱크 3 내부에 배치된 들어올릴 수 있는 저점도 액체 공급 파이프 8을 볼 수 있다. 공급 파이프 8의 말단부는 배출구 1의 맞은편에 있다.

실린더형 하부 탱크 3에는 고점도 액체 물질 공급 포트 13이 장착되어 있다. 들어올릴 수 있는 저점도 액체 공급 파이프 8은 실린더형 하부 탱크 3의 외부로 연장되어 있고, 저점도 액체 공급 포트 10은 실린더형 하부 탱크 3의 외부에 장착된다. 압축 실린더 11은 들어올릴 수 있는 저점도 액체 공급 파이프 8의 하부 말단에 고정되어 있고, 공급 파이프 8은 압축 실린더 11로부터의 유입구를 통해 올리거나 내린다. 저점도 액체 유출 포트는 말단부 7의 상부에 장착된다. 쿠션으로 작용하는 유기 수지 부재 7'는 말단부 7의 상부에 접합되어 있다. 다수의 저점도 액체 유입 포트 14는 실린더형 상부 탱크 4의 측벽에 접하는 위치에 장착된다.

실시예

본 발명은 하기 실시예를 통해 보다 상세하게 기술된다.

실시예 1

25℃에서 윌리암 가소도가 130인 조 디메틸폴리실록산 실리콘 고무를 고점도 액체 물질 5로서 사용한다. 물을 저점도 액체 6으로 사용하여, 블록을 연속적으로 절단한다. 도 1에서의 장치 A를 고점도 액체 물질을 절단하는데 사용한다. 조 실리콘 고무를 고점도 액체 물질 공급 포트 13을 통해 내경이 10mm인 실린더형 하부 탱크 3으로 공급한다. 이를 500kg/시간의 속도로 공급하고 배출구 1을 통해 연속적으로 배출시킨다. 배출구 1의 내경은 35mm이다. 다음, 이를 내경이 150mm이고 물 6으로 충전된 길이가 4m인 실린더형 상부 탱크 4로 유출시킨다.

조 실리콘 고무를 수직으로 45cm 이동시킨 후, 실린더형 하부 탱크 3의 바닥에 위치한 저점도 액체 공급 파이프 8을 1m/초의 속도로 올리고, 말단부 7을 배출구 1의 둘레 주위에서 격벽과 0.05초 동안 접촉시킨다. 물 200cc를 저점도 액체 유출 포트 12의 중심부로부터 0.5mPa의 압력에서 0.5초 동안 실린더형 상부 탱크 4로 유출시킨다. 물을 배출구 1로부터 90° 각도 및 30cm 떨어져 위치한 직경 2mm의 4개의 저점도 주입 포트 14로부터 400kg/시간의 속도로 실린더형 상부 탱크 4에 계속적으로 주입한다. 다음, 공기 실린더 11을 저점도 액체 공급 파이프 8을 1m/초의 속도로 내리도록 작동시킨다.

이러한 공정을 반복함으로써, 조 실리콘 고무를 길이가 45cm이고 직경이 35mm인 블록으로 연속적으로 절단한다.

본 발명의 유리한 효과는 고점도 액체 물질의 특정 양이 이의 중심 근처에 배출구를 갖는 격벽에 의해 상부 및 하부 탱크로 분할되는 실린더형의 하부 탱크로부터, 상부 탱크에 함유된 고점도 액체 물질의 비중보다 더 큰 비중을 갖는 저점도 액체로 배출구를 통해 방출될 수 있고, 저점도 액체 공급 파이프의 말단이 배출구와 마주보게 한 후, 말단이 배출구와 대면하고 있는 저점도 액체 공급 파이프를, 말단이 배출구의 둘레 주위의 격벽과 접촉할 때까지 상승시킨 후, 저점도 액체를 말단에서 유출시키고 방출된 고점도 물질을 블록으로 절단시킬 수 있다는 사실에 있다.

따라서, 고점도 액체 물질은 특정 양과 우수한 생산성을 갖는 블록으로 절단될 수 있다. 또한, 고점도 액체 물질를 절단하기 위한 장치는 이의 중심 근처에 배출구를 갖는 부분에 의해 상부 및 하부 탱크로 분할된 실린더를 포함하고, 고점도 액체 물질을 절단하는 데 유용한 장치인 상승가능한 저점도 액체 공급 파이프가 이의 말단이 배출구와 마주보고 있는 실린더의 하부 탱크 내에 공급된다.

기타 변화는 본 발명의 본질적인 특성으로부터 벗어나지 않는, 본원에 기재되어 있는 화합물, 조성물 및 방법으로 제조될 수 있다. 본원에 상세히 설명된 본발명의 양태는 단지 예이고, 첨부한 청구항에 기재된 것을 제외하고는 이의 범주를 제한하려는 의도는 아니다.

본 발명에 의해 고점도 액체 물질을 우수한 생산성과 특정량으로 절단할 수 있는 절단방법 및 장치가 제공된다.

Claims

중앙 배출구를 갖는 격벽에 의해 상부 탱크 및 하부 탱크로 분할되어 있는 실린더의 하부 탱크로부터 소정량의 고점도 액체 물질을 배출시키는 단계, 고점도 액체 물질을 배출구를 통해 상부 탱크에 함유된, 고점도 액체 물질의 비중보다 더 큰 비중을 갖는 저점도 액체로 통과시키는 단계, 배출구에 대면하는 말단부를 갖는 액체 공급 파이프를 상승시켜 말단부를 배출구 주변의 격벽과 접촉시키는 단계, 저점도 액체를 액체 공급 파이프의 말단부로부터 상부 탱크로 유동시키는 동시에, 주변의 또 다른 저점도 액체 부분을 상부 탱크로 주입시킴으로써 고점도 액체 물질이 액체 공급 파이프로부터의 저점도 액체에 의해 상부 탱크로 상향 이동하고 고점도 액체 물질이 상부 탱크 주변으로 주입된 저점도 액체에 의해 블럭으로 절단되는 단계를 포함하여, 고점도 액체 물질을 절단하는 방법.
제1항에 있어서, 액체 공급 파이프가 연속식으로 절단 공정을 수행하도록 교대로 상승 및 하강되는 방법.
제1항에 있어서, 고점도 액체 물질이 소수성 거대분자 물질이고 저점도 액체가 친수성 액체인 방법.
제3항에 있어서, 소수성 거대분자 물질이 미가공 실리콘 검이고 친수성 액체가 물인 방법.
중앙 배출구를 갖는 격벽에 의해 상부 및 하부 탱크로 분할된 실린더, 배출구 주위의 격벽과 접촉할 때까지 상승시킨 후, 접촉되지 않을 때까지 하강시킬 수 있도록 탑재된, 배출구에 대면하여 위치한 말단부를 갖는 이동가능하고 상승시킬 수 있는 액체 공급파이프, 액체 공급 파이프를 상승 및 하강시키는 수단, 상부 탱크에 저점도 액체를 주입하기 위한 주변 주입구를 갖는 상부 탱크, 하부 탱크에 고점도 액체 물질을 공급하고 이를 상부 탱크로 유동시키기 위한 수단, 저점도 액체를 액체 공급관에 공급하고 저점도 액체를 주변 주입구에 공급하기 위한 수단을 포함하고, 액체 공급관이 낮추어질 경우 고점도 액체 물질이 하부 탱크로부터 상부 탱크로 유동하고, 액체 공급관이 높혀질 경우 고점도 액체 물질이 저점도 액체에 의해 상부 탱크로 밀려올라감으로써, 상부 탱크로 밀려올라간 고점도 액체 물질이 상부 탱크로 주입된 저점도 액체에 의해 블럭으로 절단되는 고점도 액체 물질의 절단장치.
제5항에 있어서, 하부 탱크가 L-형으로 구부러진 장치.