KR20050075755A - 혼합 장치 - Google Patents

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KR20050075755A
KR20050075755A KR1020057006776A KR20057006776A KR20050075755A KR 20050075755 A KR20050075755 A KR 20050075755A KR 1020057006776 A KR1020057006776 A KR 1020057006776A KR 20057006776 A KR20057006776 A KR 20057006776A KR 20050075755 A KR20050075755 A KR 20050075755A
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mixing device
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KR1020057006776A
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Inventor
하르트무트 니콜라이
에른스트-위르겐 그리트만
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바스프 악티엔게젤샤프트
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Publication date
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Abstract

샤프트(1), 이러한 샤프트에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 연결되는 전방 링(2), 전방 링으로부터 거리 A에서 샤프트에 포지티브하지 않게 및 포지티브하게 연결되는 단부 링(3) 그리고 자유롭게 회전 가능하며 전방 링과 단부 링 사이에 위치되는 느슨한 혼합 링(4)을 포함하는 장치에서, 각각의 경우의 전방 링 및 단부 링은 축 방향으로 평행하게, 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장하는 적어도 1개의 채널(2k 또는 3k)을 각각 갖고, 상이한 외경의 적어도 2개의 영역(2b1 및 2b2 또는 3b1 및 3b2)을 각각의 경우에 갖고, 작은 외경(2b2 또는 3b2)을 갖는 그 영역은 혼합 링과 마주보는 측면 상에 각각 위치되고, 혼합 링은 그 내경이 전방 링(2b2)의 작은 직경의 영역과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 큰 제1 영역(4b1), 혼합 링이 축 방향으로 평행하게, 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장하는 적어도 1개의 채널(4k)을 그 내부측 상에 갖는 인접 영역(4b2) 그리고 그 내경이 단부 링(3b2)의 작은 직경의 영역과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 크며 혼합 링이 그 각각의 단부 위치에서 2개의 링 중 다른 하나(2 또는 3)가 각각 혼합 링에 의해 부분적으로 중첩될 정도로 긴 제3 인접 영역(4b3)을 갖는다.

Description

혼합 장치{MIXING DEVICE}
본 발명은 샤프트(1), 이러한 샤프트에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 연결되는 전방 링(2), 전방 링으로부터 거리 A에서 샤프트에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 연결되는 단부 링(3) 그리고 자유롭게 회전 가능하며 전방 링과 단부 링 사이에서 전후로 이동될 수 있는 느슨한 혼합 링(4)을 포함하는 혼합 장치에 관한 것이다.
중합체 용융체를 혼합하는 장치는 종래 기술로부터 알려져 있다.
예컨대, 독일 특허 출원 공개 제DE-A 100 00 938호는 앞뒤로 교대로 결합된 혼합 링 및 분할 링의 조립체가 회전자 상으로 견인된 혼합 장치를 개시하고 있다. 혼합 링은 홈을 갖고, 분할 링은 보어를 갖는다. 용융체가 홈으로부터 보어로 넘어가면, 이러한 방식으로 편향, 분할 및 혼합된다. 유사한 원리가 유럽 특허 출원 공개 제EP-A1 1 000 656호에 개시되어 있는데, 링 조립체의 몇몇 링이 자유롭게 회전 가능하다는 차이점이 있다. 2개의 장치는 한편으로는 구조적으로 복잡하며 마모에 취약하며 세척하기 어려고, 다른 한편으로는 고압이 보어를 통해 용융체를 가압하는 데 요구된다는 단점을 갖는다.
유럽 특허 출원 공개 제EP-A 48590호는 회전자 및 고정자를 포함하는 압출기 혼합기를 개시하고 있는데, 2개의 회전자 및 고정자는 반원형 공동의 열을 갖는다. 회전자 및 고정자의 공동은 상하로 있지 않지만 서로에 대해 약간 오프셋 상태에 있다. 결과적으로, 압출된 재료는 전단될 뿐만 아니라 분할 및 회전된다. 이러한 장치도 구조적으로 복잡하고, 나아가 혼합 효과가 비교적 긴 고정자와 관련된 실제 요건에 있어서만 충분할 뿐이다는 단점을 갖는다. 추가로, 이들 고정자가 사출 성형 기계에서 사용될 때, 체크 밸브(non-return valve)가 추가로 끼워져야 하는데, 이는 혼합 장치 자체가 용융체가 역류하는 유동하는 것을 방지하는 데 적절하지 않기 때문이다.
유럽 특허 제EP-B1 219 334호는 고정자 및 회전자를 포함하며, 2개의 고정자 및 회전자가 2개의 공동 그룹을 갖는 것으로 구분되는 공동 전달 혼합 압출기에 관한 것이다. 이들 공동 그룹은 소정 평면 상으로 돌출될 때 평행 4변형의 형태로 서로와 정렬되고, 그 경사각을 특징으로 한다. 이러한 혼합 장치는 유럽 특허 출원 공개 제EP-A 48590호에서 언급된 장치와 유사하게, 제조하기 비싸며 그 혼합 효과가 고정자의 길이에 의존하기 때문에 불리하다.
일본 특허 출원 제50-90117호는 체크 밸브의 방식으로 작동하는 사출 성형 기계용 혼합 장치를 개시하고 있다. 이러한 경우의 혼합 장치는 2개의 링을 포함하는데, 하나는 스크류 샤프트 상에 스크류 방식으로 고정되며 다른 하나는 스크류 샤프트에 걸쳐 이동 가능하게 배열된다. 2개의 부품은 중첩하는 방식으로 정렬되는 채널들을 가지며, 용융체는 하나의 채널로부터 다른 하나의 채널 내로 직접적으로 전달된다. 이러한 장치의 혼합 효과는 복수의 적용예에서는 충분하지 않다.
유럽 특허 제EP-B1 340 873호에서, 압출기 또는 사출 성형 기계용 혼합 장치가 기재되어 있다. 이러한 장치는 회전자에 대한 자유 회전을 위해 배열된 별도의 혼합 링을 갖는다. 회전자는 고정자 내에 배열된다. 혼합 링은 고정자의 내부 표면으로부터 회전자의 외부 표면으로 연장하는 혼합 통로를 갖는다는 사실을 특징으로 한다. 바꿔 말하면, 혼합 링은 구멍을 갖는다. 유럽 특허 제EP-B1 340 873호에 따른 혼합 장치는 사출 성형 기계를 위한 체크 밸브의 기능을 취할 수 있다. 이러한 특허에 개시된 혼합 장치는 용융체 운반이 모든 적용예서 충분히 양호한 것을 보증하지 않는다는 단점을 갖는다. 반면에, 혼합 장치는 체크 밸브로서 사용될 때 충분히 양호한 밀봉부를 제공하지 않는다. 또한, 혼합 효과는 혼합 장치가 소정 최소 길이를 가질 때 그 최적 상태에 있을 뿐이다. 최소 길이는 스크류 직경의 약 2배(2D)이다. 따라서, 이러한 혼합 장치는 모든 압출기 또는 모든 사출 성형 기계에 맞게 변형될 수 없을 뿐만 아니라, 기계 장치가 이러한 목적을 위해 특정하게 변환되어야 한다. 즉, 스크류는 단축되어야 한다. 혼합 장치는 소정 최소 길이를 가져야 하므로, 혼합 장치 내에 일정하게 존재하는 용융체의 체적도 비교적 크다. 이는 예컨대 색상을 변경할 때 비교적 상당한 시간 및 재료가 새로운 색상의 사용 가능한 부품이 얻어지기 전에 요구된다는 것을 의미한다. 혼합 링에는 구멍이 제공된다는 사실 때문에, 기계적으로 약화된다는 단점도 갖는다. 링이 짧을수록, 이러한 단점이 심해져, 마모에 더욱 취약해진다.
도1은 스크류 팁과 연계하여 사출 작업 중(즉, 폐쇄 위치에서) 체크 밸브의 방식으로의 본 발명에 따른 혼합 장치를 도시한 도면이다.
도2는 스크류 팁과 연계하여 소성화 작업 중(즉, 운반 위치에서) 체크 밸브의 방식으로의 본 발명에 따른 혼합 장치를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 장치에 연결될 수 있는 스크류 팁의 평면도이다.
도4는 본 발명에 따른 혼합 장치의 개별 부품을 도시하는 것으로서, 상부 도면은 스크류 팁을 갖는 샤프트이고, 좌하 도면은 혼합 링(4)의 단면도이며, 우하 도면은 전방 링의 단면도이다.
도5는 상이한 단면 형상의 채널(4k)을 갖는 혼합 링(4)의 부분 평면도이다.
도6은 본 발명에 따른 혼합 장치를 통과할 때(혼합 링이 전방 링에 대해 지지될 때 즉 사출 작업)의 점성 재료의 분할의 개략도이다.
본 발명의 목적은 혼합 목적 그리고 스크류 기계에서의 사용을 위해 적절하며, 알려진 혼합 장치의 단점을 갖지 않는 장치를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 혼합 장치는 제조하기 용이해야 한다. 나아가, 본 발명의 혼합 장치는 오작동에 가능하면 영향을 받지 않으며, 소정 하중을 견딜 수 있고, 마모가 작은 방식으로 설계되어야 한다. 본 발명의 추가의 목적은 요구되는 혼합 장치로의 스크류 기계 자체의 복잡한 변형 없이, 매우 상이한 스크류 기계 내에 용이하게 끼워지며 제거되게 하는 장치를 제공하는 것이다. 또한, 혼합 장치는 세척하기 용이하다는 요건을 충족시키도록 의도된다.
본 발명에 따른 혼합 장치의 예시 실시예가 도면에 더욱 상세하게 개략적으로 설명되어 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 혼합 장치에는 다음의 특징이 제안된다.
즉, 각각의 경우의 전방 링 및 단부 링은 축 방향으로 평행하게(축 방향으로), 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장하는 적어도 1개의 채널(2k 또는 3k)을 각각 갖고, 상이한 외경의 적어도 2개의 영역(2b1 및 2b2 그리고 3b1 및 3b2)을 각각의 경우에 갖고, 작은 외경(2b2 또는 3b2)을 갖는 그 영역은 혼합 링과 마주보는 측면 상에 각각 위치되고,
혼합 링은 그 내경이 전방 링(2b2)의 작은 직경의 영역과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 큰 제1 영역(4b1)과, 혼합 링이 축 방향으로 평행하게(축 방향으로), 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장하는 적어도 1개의 채널(4k)을 그 내부측 상에 갖는 인접 영역과, 그 내경이 단부 링(3b2)의 작은 직경의 영역과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 크며 혼합 링이 그 각각의 단부 위치에서 2개의 링 중 다른 하나(2 또는 3)가 각각 부분적으로 중첩될 정도로 긴 제3 인접 영역(4b3)을 갖는다.
내마모성 및 낮은 오작동 가능성 때문에, 이러한 장치는 스크류 기계가 긴 사용 수명으로 작동되게 한다. 필요시, 이러한 혼합 장치는 간단한 방식으로 다양한 스크류 기계 내에 설치될 수 있다.
또한, 이러한 장치는 예컨대 색상을 변경할 때 일어나는 손실을 가능하면 최소화할 수 있게 하도록 예컨대 용융체의 신속한 교환이 보증되게 한다. 또한, 이러한 장치는 사출 성형 부품의 색상이 영향을 받게 한다. 양호한 실시예가 종속항에 특정되어 있다.
본 발명에 따른 혼합 장치는 이하에 더욱 상세하게 기재되어 있다.
샤프트(1)
본 발명에 따른 혼합 장치의 샤프트(1)는 원칙적으로 자유롭게 선택될 수 있으며, 혼합될 재료의 종류 또는 양 그리고 원하는 혼합량 등의 요건에 맞게 변형될 수 있다. 샤프트는 둥글 수 있거나 어떤 다른 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 타원형일 수 있다. 샤프트는 일반적으로 둥글다. 그 직경도 자유롭게 선택 가능하며 일반적으로 본 발명에 따른 혼합 장치가 끼워지게 되는 스크류 기계의 크기에 맞게 변형된다. 샤프트가 본 발명에 따른 혼합 장치의 샤프트의 직경에 맞게 스크류 기계를 변형하는 것도 양호하지는 않더라도 착상 가능하다는 것이 명백하다. 샤프트의 길이도 요건에 따라 달라지며, 그렇지 않으면 원칙적으로 자유롭게 선택 가능하다. 샤프트의 표면은 전방 링(2)과 단부 링(3) 사이의 섹션의 영역에서 매끄러울 수 있거나, 그렇지 않으면 전방 링과 단부 링 사이의 섹션 상에 적어도 1개 예컨대 2개 또는 3개 이상의 원주 방향 채널(1k)을 가질 수 있다. 원주 방향 채널(1k)의 개수는 한편으로는 의도된 혼합 효과에 그리고 다른 한편으로는 재료의 종류 및 양에 따라 달라진다. 샤프트의 표면은 바람직하게는 매끄럽거나 원주 방향 채널(1k)을 갖는다. 원주 방향 채널(들)의 단면 형상은 자체로 자유롭게 선택 가능한데, 유동이 양호한 형태가 바람직하다. 예컨대, 채널은 V자형, U자형, 환형 또는 사각형일 수 있다. 1개를 초과하는 원주 방향 채널이 사용되면, 원주 방향 채널이 상이한 단면 형상을 갖는 것도 착상 가능하다. 모든 원주 방향 채널이 U자형인 것이 특히 양호하다. 1개 보다 많은 원주 방향 채널이 사용되면, 채널은 바람직하게는 샤프트의 표면에 걸쳐 균일하게 분포된다.
본 발명에 따른 혼합 장치는 바람직하게는 2개의 추가의 장치에 일측 또는 특히 양측 상에서 연결된다. 이러한 목적을 위해, 샤프트는 일반적으로 적어도 전방 링이 위치되는 측면 상에서 혼합 장치가 추가의 장치에 본 발명에 따른 혼합 장치를 연결하는 것을 가능하게 하는 수단을 갖는 방식으로 성형된다. 또한, 샤프트는 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합 장치가 인접한 장치에 연결될 수 있는 수단을 단부 링이 위치되는 측면 상에서 갖는다. 연결은 바람직하게는 나사에 의해 성취된다. 그러나, 용접(welding), 가열 수축 끼움(shrink-fitting), 부목 고정(splinting), 상호 고정(interlocking)에 의해 연결을 성립시키는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 혼합 장치가 연결되는 장치에 대해 언급될 수 있는 예는 스크류 팁, 반죽 요소, 운반 요소, 전단 요소, 통기 요소 또는 이송 영역 등의 스크류 요소이다. 이러한 장치는 당업자에게 알려져 있거나 당업자에게 알려진 태양으로부터 제조될 수 있으며 요건에 맞게 변형될 수 있다.
샤프트가 소성화 스크류에 전방 링이 위치되는 측면 상에서 그리고 스크류 팁(5)에 단부 링이 위치되는 측면 상에서 연결되는 것이 특히 양호하다.
전방 링(2) 및 단부 링(3)
본 발명에 따르면, 전방 링(2) 및 단부 링(3)은 샤프트에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 (고정식으로) 연결된다. 링(2, 3)은 이러한 경우에 샤프트에 해제 가능하게 또는 해제 불가능하게 연결될 수 있다. 2개의 링 중 하나가 샤프트에 해제 가능하게 연결되며 다른 하나가 샤프트에 해제 불가능하게 연결되는 것도 착상 가능하다. 2개의 전방 링 및 단부 링이 샤프트에 해제 가능하게 연결되는 것이 유리하며 양호하다. 결국, 링은 볼트 고정, 지주 고정, 부목 고정, 상호 고정 또는 가압 고정될 수 있다. 이러한 경우에, 전방 링 및 단부 링은 동일한 방식으로 또는 그렇지 않으면 상이한 방식으로 샤프트에 연결될 수 있다. 이러한 관점에서, 샤프트에 전방 링을 지주 고정하며 샤프트에 해제 불가능하게 단부 링을 연결하는 것이 특히 양호하다.
본 발명에 따르면, 전방 링 및 단부 링은 서로로부터 거리 A에서 샤프트에 연결된다. 이러한 경우에, 거리 A는 전방 링의 최고 지점으로부터 단부 링의 최고 지점 즉 견부(2s 또는 3s)가 최대 외경(2 또는 3)에 각각 도달하는 지점까지의 거리이다. 거리(A)는 원칙적으로 개별의 경우의 필요성 그리고 의도된 분야에 맞게 변형되도록 자유롭게 선택될 수 있다. 대부분의 분야에서, 거리 A가 비교적 짧도록 선택되는 것이 적절하므로, 본 발명에 따른 장치는 스크류의 팁으로서 특히 적절하거나 사출 성형 기계에서 체크 밸브로서 사용될 수 있다. 예컨대, 거리는 가능하면 적은 재료가 임의의 시간에 혼합 장치 내에 위치되어야 하면 작은 거리 A를 선택하는 것이 추천 가능할 수 있다. 양호한 실시예들 중 하나에 따르면, 거리 A는 10 ㎜ 내지 200 ㎜의 범위, 바람직하게는 15 ㎜ 내지 150 ㎜의 범위 그리고 더욱 바람직하게는 20 ㎜ 내지 80 ㎜의 범위 내에 있다.
본 발명에 따르면, 각각의 경우의 2개의 전방 링(2) 및 단부 링(3)은 각각 적어도 1개의 채널(2k 또는 3k)을 갖는다. 또한, 이들은 하나를 초과하는 채널(2k 또는 3k) 예컨대 2개 또는 3개 이상 50개 까지를 각각의 경우에 가질 수 있다. 이러한 경우에, 전방 링 및 단부 링이 동일하거나 상이한 개수의 채널(2k 또는 3k)을 갖는 것이 가능하다. 채널(2k 또는 3k)은 축 방향으로 평행하게(축 방향으로), 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장할 수 있다. 이들이 샤프트의 축에 대해 축 방향으로 평행하게(축 방향으로) 연장하는 것이 특히 양호하다. 채널(2k 또는 3k)의 개수, 단면 형상 및 배열은 조건에 의존한다. 예컨대, 혼합 효과가 커야 한다면 큰 개수가 유리할 수 있다. 전방 링 및 단부 링이 동일한 개수의 채널(2k 또는 3k)을 갖는 것이 특히 양호하며 채널(2k 또는 3k)의 개수가 4개 내지 25개의 범위 내에 있는 것이 양호한다. 채널은 바람직하게는 유동을 위해 선호하는 단면 형상을 갖는다. 이들은 예컨대 V자형, U자형, 환형 또는 직사각형일 수 있다. 하나를 초과하는 채널이 사용되면, 채널이 상이한 단면 형상을 갖는 것도 착상 가능하다. 모든 채널이 U자형인 것이 특히 양호하다. 채널의 깊이는 설계 조건에 의존하므로, 링의 안정성이 손상되지 않아야 하는 것이 유리하다.
각각의 경우의 전방 링(2) 및 단부 링(3)은 큰 외경을 갖는 적어도 하나의 영역(2b1 또는 3b1) 그리고 작은 외경을 갖는 영역(2b2 또는 3b2)을 갖는다. 전방 링의 2개의 영역(2b1, 2b2) 또는 단부 링의 2개의 영역(3b1, 3b2)은 서로 연속적으로 합체하여 견부를 형성할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 이들은 최소 외경을 갖는 영역과 최대 외경을 갖는 영역 사이에 이들 사이의 크기의 외경을 갖는 영역이 있도록 서로 계단 방식으로 합체할 수 있다. 따라서, 최소 외경을 갖는 영역과 최대 외경을 갖는 영역 사이에 1개 또는 2개 이상의 영역이 있을 수 있다. 2개의 영역이 서로 연속적으로 합체하여 견부를 형성하는 것이 특히 양호하다. 특히, 견부는 0° 내지 45°의 각도 α를 갖는다. 최대 외경의 크기 그리고 최소 외경의 크기는 일반적으로 스크류의 내경(스크류 루트 표면) 그리고 혼합 링(4)의 내경에 의해 결정된다. 본 발명에 따르면, 최소 외경을 갖는 영역(2b2 또는 3b2)은 혼합 링과 마주보는 측면 상에 각각 위치된다. 혼합 링으로부터 떨어져 마주보는 측면 상의 전방 링 및 단부 링의 구성은 이러한 기능을 방해하지 않아야 하는 정도로, 본 발명에 따른 혼합 장치의 기능에 있어서 중요할 뿐이다. 예컨대, 이러한 구성은 계단부 또는 견부를 가질 수 있다. 링(2, 3)의 각각의 회피된 측면은 일반적으로 본 발명에 따른 혼합 장치가 추가의 장치에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 연결될 수 있는 방식으로 편리하게 성형된다. 전방 링 및 단부 링은 상이한 형상 및 크기를 갖는 방식으로 구성될 수 있다. 그러나, 이들은 동일한 크기 그리고 사실상 동일한 형상을 가질 수도 있으며 경면 대칭이라는 점만 상이하다.
혼합 링(4)
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 혼합 장치는 혼합 링(4)을 포함한다. 혼합 링은 느슨하며 자유롭게 회전 가능하며 전방 링과 단부 링 사이에서 전후로 이동될 수 있도록 위치된다.
혼합 링은 그 내경이 전방 링의 영역(2b2)과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 는 영역(4b1)을 갖는다.
혼합 링의 영역(4b1)은 혼합 링이 축 방향으로 평행하게(축 방향으로), 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 예컨대 소용돌이형으로 특히 바람직하게는 축 방향으로 평행하게(축 방향으로) 연장하는 적어도 1개의 채널(4k)을 그 내측 상에 갖는 영역(4b2)에 의해 인접된다. 그러나, 이러한 영역에서, 혼합 링은 하나를 초과하는 채널(4k)을 가질 수도 있다. 예컨대, 혼합 링은 2개 또는 3개 이상의 채널(4k)을 예컨대 50개까지를 가질 수 있다. 채널(4k)의 개수는 일반적으로 4개 내지 20개의 범위 내에 있다. 채널(4k)들 중 적어도 하나가 축 방향으로 평행하게(축 방향으로) 연장하는 것이 특히 양호하다. 특히, 모든 채널(4k)이 축 방향으로 평행하게(축 방향으로) 연장하는 것이 양호하다. 특히 양호한 실시예들 중 하나에 따르면, 채널(4k)들 중 적어도 2개가 축 방향으로 평행하게(축 방향으로) 연장하며 서로에 대해 오프셋 상태에 있다. 배플 영역이 채널들 사이에 생성되는 방식으로 모든 채널(4k)이 축 방향으로 연장하며 서로에 대해 오프셋 상태에 있는 것이 특히 양호하다. 채널은 일반적으로 U자형 단면을 갖지만, 어떤 다른 단면 형상 예컨대 V자형, 환형 또는 직사각형을 가질 수도 있다. 채널(4k)은 그 깊이 및 폭이 서로 상이할 수 있다.
혼합 링의 제2 영역(4b2)은 제3 영역(4b3)에 의해 인접된다. 이러한 영역(4b3)에서, 혼합 링은 단부 링의 영역(3b2)과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 큰 내경을 갖는다. 전방 링의 영역(2b2) 그리고 단부 링의 영역(3b2)이 동일한 크기를 갖는지 또는 동일한 형상을 갖는지에 따라, 혼합 링의 영역(4b1, 4b3)(즉, 2개의 외부 영역)도 동일한 크기 및 동일한 형상을 갖는다. 이와 달리, 이들은 상이할 수 있다.
본 발명에 따르면, 혼합 링은 그 각각의 단부 위치에서 2개의 링 중 다른 하나(1 또는 2)가 각각 부분적으로 중첩될 정도로 길다. 이는 그 단부 표면들 중 하나가 2개의 링 중 하나(2 또는 3)와 적극적인 연결로써 종료하면, 2개의 링 중 다른 하나(2 또는 3)가 각각 작은 직경의 그 영역(2b2 또는 3b2)에서 각각의 경우에 정확하도록 각각 부분적으로 중첩된다는 것을 의미한다. 혼합 링의 길이는 일반적으로 A - 3% 내지 A - 20%이다. 혼합 링의 전체 길이 중, 중간 영역(4b2)은 일반적으로 20% 내지 70%를 취하며 2개의 외부 영역(4b1, 4b3)은 함께 30% 내지 80%를 취한다. 2개의 영역(4b1, 4b2)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 2개의 영역(4b1, 4b2)이 상이한 길이를 갖는 것도 가능하다. 양호한 실시예에 따르면, 2개의 영역(4b1, 4b2)은 동일한 길이를 갖는다.
본 발명에 따른 혼합 장치는 바람직하게는 스크류 기계에서 이러한 관점에서 바람직하게는 단일 스크류 기계에서 사용된다. 하나의 실시예에 따르면, 혼합 링은 적극적인 연결로써 단부 링에서 종료한다. 이러한 실시예는 본 발명에 따른 혼합 장치가 압출기 내의 혼합 요소로서 사용되면 특히 양호하다. 또 다른 실시예에 따르면, 혼합 장치는 전방 링과 단부 링 사이에서 축 방향으로 변위된다. 이러한 실시예는 본 발명에 따른 장치가 체크 밸브의 방식으로 특히, 사출 성형 기계용으로 사용되면 양호하다.
본 발명에 따른 혼합 장치는 첨가제로써 점성 재료를 혼합하는 데 적절하다. 본 발명에 따른 장치에 의해, 점성 재료는 축 방향으로 작은 체적 단위로 분할함으로써 혼합될 수 있다. 본 발명에 따른 혼합 장치는 바람직하게는 예컨대 서로에 대해 오프셋 상태로 배열된 혼합 링의 채널(4k)에 의해 생성되는 배플을 포함한다.
본 발명에 따른 혼합 장치의 혼합 효과는 일정한 크기를 가지며 가변 크기의 혼합 영역에 의해 포위될 수 있는 혼합 영역의 존재에 의해 도움을 받는다. 혼합 영역은 축 방향으로 이동하는 혼합 링에 의해 생성될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 용이하게 그리고 저비용으로 제조될 수 있으며 사각 지대가 없기 때문에 용이하게 세척될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 혼합 장치는 감열성 점성 재료에 대해서도 적절하다. 점성 재료는 열가소성 중합체를 의미하는 것으로 이해될 수 있는데, 그 용융체는 스크류 기계에서 처리될 수 있다. 이들 외에도, 다른 점성 재료가 예컨대 건축 재료의 영역에서, 음식물 등의 천연 물질의 영역에서 또는 의약 물질의 영역에서 고려될 수 있다. 첨가제의 종류 및 양은 물론 처리되어야 하는 점성 재료에 의존한다.
양호한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 혼합 장치는 첨가제 특히 착색제와 더불어 특히 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS) 또는 아크릴로니트릴-아크릴레이트-스티렌 공중합체(ASA) 등의 스티렌 공중합체의 분야에서의 중합체를 포함하는 열가소성 중합체의 용융체를 혼합하기 위해 사용된다. 특히, 혼합 장치는 사출 성형 기계에서 혼합 효과와 관련된 체크 밸브의 방식으로 스크류 팁과 연결하여 이러한 목적을 위해 사용된다.
본 발명에 따른 혼합 장치가 사출 성형 기계에서 체크 밸브의 방식으로 작동되는 경우에, 사출 작업 중, 혼합 링(4)은 용융체의 역류 유동이 방지되도록 적극적인 연결 그리고 후방으로의 밀봉 효과를 갖는 전방 링(2)에 대해 초기에 지지된다. 소성화 작업의 시작 후, 혼합 링은 스크류에 의해 운반되며 착색제가 아직도 불충분하게 분배된 상태로 도착하는 용융체의 압력 하에서 단부 링(3)을 향해 이동한다. 혼합 링의 회전 속도는 혼합 링이 적극적인 연결로써 단부 링에 대해 지지될 때까지 0 상태로 남아 있다. 예컨대 단부 링의 견부일 수 있는 지지 표면은 일반적으로 작으므로, 혼합 링의 회전 속도는 일반적으로 사출 성형 기계가 작동되는 회전 속도보다 훨씬 작다. 스크류에 의해 운반된 용융체는 소성화 작업 중 채널(2k)의 개수로 전방 링에 의해 분할된다. 혼합 링이 적극적인 연결로써 전방 링(2)에 대해 지지되면, 용융체 스트림은 혼합 링 내의 개구(4o1)에 의해 체적 요소로 직접적으로 분할된다. 다음에, 용융체 스트림은 예컨대 서로에 대해 오프셋 상태로 배열된 혼합 링의 채널(4k)에 의해 생성되는 혼합 링의 배플(4p)에 대해 충돌한다. 용융체 스트림은 혼합 영역(4m) 내에서 혼합되고, 개구(4o2)를 통해 추가로 분배되고, 추가의 혼합 공간(3m) 내로 개구(4o2)의 단부에서 통과한다. 그곳으로부터, 용융체는 단부 링의 채널(3k)에 의해 재차 분할된다. 혼합 링이 단부 링을 향해 이동하면, 혼합 공간(2m)이 전방 링과 혼합 링 사이에 생성된다. 이는 혼합 링의 이동이 진행되면서 커진다. 동시에, 단부 링과 혼합 링 사이에 있는 혼합 공간(3m)은 작아지며 혼합 링이 적극적인 연결로써 단부 링(3)에 대해 지지될 때 더 이상 존재하지 않는다. 이러한 경우에, 혼합 링 내의 개구(4o2)를 떠나는 용융체는 단부 링의 채널(3k)에 의해 체적 요소로 직접적으로 분할된다.
원칙적으로, 용융체가 전방 공간 내로 떠나게 하는 임의의 스크류 팁이 스크류 팁으로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 혼합 장치는 그 혼합 효과가 장치의 길이와 실질적으로 독립적이다는 장점을 갖는다. 그 혼합 효과는 특히 채널의 개수 및 단면 형상에 의해 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 혼합 장치는 1.8 D를 초과하지 않는 길이를 갖지만, 바람직하게는 1.5 D까지 그리고 특히 1.2 D까지보다 길지 않은데, D는 스크류의 직경으로서 정의된다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
1: 샤프트
1k: 샤프트 주위로 연장하는 채널
2: 전방 링
2k: 용융체를 분배하는 전방 링 내의 채널
2m: 전방 링과 혼합 링 사이의 혼합 공간
2s: 견부 즉 영역(3b2)으로부터 영역(3b1)으로의 전이부
3: 단부 링
3k: 용융체를 분배하는 단부 링 내의 채널
3m: 단부 링과 혼합 링 사이의 혼합 공간
3s: 견부 즉 영역(3b2)으로부터 영역(3b1)으로의 전이부
4: 혼합 링
4k: 용융체를 분배하는 혼합 링 내의 채널
4m: 혼합 링 내의 혼합 공간(혼합 영역)
4o1: 개구
4o2: 개구
4p: 배플
A: 전방 링과 단부 링 사이의 거리
x: 각도 α

Claims (9)

  1. 샤프트(1)와, 이러한 샤프트에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 연결되는 전방 링(2)와, 전방 링으로부터 거리 A에서 샤프트에 포지티브하게 및 포지티브하지 않게 연결되는 단부 링(3)과, 자유롭게 회전 가능하며 전방 링과 단부 링 사이에서 전후로 이동될 수 있는 느슨한 혼합 링(4)을 포함하는 혼합 장치이며,
    각각의 경우의 전방 링 및 단부 링은 축 방향으로 평행하게, 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장하는 적어도 1개의 채널(2k 또는 3k)을 각각 갖고, 상이한 외경의 적어도 2개의 영역(2b1 및 2b2 또는 3b1 및 3b2)을 각각의 경우에 갖고, 작은 외경(2b2 또는 3b2)을 갖는 그 영역은 혼합 링과 마주보는 측면 상에 각각 위치되고,
    혼합 링은 그 내경이 전방 링(2b2)의 작은 직경의 영역과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 큰 제1 영역(4b1), 혼합 링이 축 방향으로 평행하게, 샤프트의 축에 대해 소정 각도로 또는 나선형으로 연장하는 적어도 1개의 채널(4k)을 그 내부측 상에 갖는 인접 영역(4b2) 그리고 그 내경이 단부 링(3b2)의 작은 직경의 영역과 중첩할 수 있을 정도로 충분히 크며 혼합 링이 그 각각의 단부 위치에서 2개의 링 중 다른 하나(2 또는 3)가 각각 부분적으로 중첩될 정도로 긴 제3 인접 영역(4b3)을 갖는 혼합 장치.
  2. 제1항에 있어서, 혼합 링은 축 방향으로 평행하게 연장하는 적어도 1개의 채널(4k)을 그 내부측 상에 갖는 혼합 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 혼합 링은 축 방향으로 평행하게 연장하며 서로에 대해 오프셋 상태로 배열되는 적어도 2개의 채널(4k)을 그 내부측 상에 갖는 혼합 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트는 전방 링과 단부 링 사이의 섹션 상에 매끄러운 표면을 갖는 혼합 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트는 전방 링과 단부 링 사이의 섹션 상에 적어도 1개의 원주 방향 채널(1k)을 갖는 혼합 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 장치는 인접한 장치에 양측 상에서 연결될 수 있는 장치.
  7. 스크류 기계 내의 혼합 요소로서의 사용되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 혼합 장치의 사용.
  8. 제7항에 있어서, 스크류 팁(5)과 연결된 상태의 사용을 특징으로 하는 혼합 장치의 사용.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 혼합 장치들 중 적어도 1개를 포함하는 스크류 기계.
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