KR20050114758A - 밀폐형 배치식 믹서의 로터 배열구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어나 기술적인 고무(Technical Rubber)의 제조를 위한 고무를 배합하는 정련공정(Mixing Room)에 있어서 고무를 배합하는 믹서의 주요 구성품인 두 로터(Rotor)의 배열구조에 관한 것으로, 본 발명에 따른 밀폐형 배치식 믹서의 로터 배열구조는 고무를 배합하는 밀폐형의 배치식 믹서의 믹싱쳄버에 설치된 두개의 로터간 엇갈리는 배열각도를 90°로 한 것에 그 특징이 있다.

Description

밀폐형 배치식 믹서의 로터 배열구조{Mixer Rotor Arranging Structure for Rubber}

본 발명은 타이어나 기술적인 고무(Technical Rubber)의 제조를 위한 고무를 배합하는 정련공정(Mixing Room)에 있어서 고무를 배합하는 믹서의 주요 구성품인 두 로터(Rotor)의 배열구조에 관한 것이다.

이 종류의 믹서로서, 고무반죽에 적합한 밀폐형의 배치식 믹서(예컨대, 일본 특공소58-4567호 공보참조)와, 플라스틱의 믹싱/조립(造粒)설비를 구성하는 연속식 믹서(예컨대, 일본 특공소58-50553호 공보참조)등이 알려지고 있다. 이들의 믹서는, 믹싱챔버에서 다른 방향으로 회전하는 좌우 한 쌍의 로터로 플라스틱 또는 고무 등의 믹싱재료에 강한 전단작용을 가하여 가소화 용융하는 것이 있고, 플라스틱과 고무 등에 각종의 충진제와 첨가제를 효율이 좋게 반죽하여 넣어 믹싱 및 분산하는 것으로 여러가지 품질의 플라스틱과 고무제품을 제조할 수가 있다.

상기 밀폐형 배치식 믹서인 타이어용 믹서의 개략적 구성설명도를 도 1에 도시하고 있고, 도 2는 타이어용 고무를 배합하는 사용되는 믹서용 로터를 사시도로 도시하고 있고, 도 3은 로터 배열각도에 대한 이해를 돕기 위한 설명도를 도시하고 있다.

종래에 믹서에 있어서 로터의 배열각도에 대한 정확한 이해가 없었던 관계로 배열각도를 정하지 못하고 최초로 믹서를 도입할 당시 실치된 상태로 사용하거나, 로터의 교체시 작업의 편의대로 배열하여 사용하였는데, 대체적으로 45도 각도를 선택하여 사용해 왔다.

그런데, 믹서의 로터 배열각도에 따라 믹서 내에서 배합을 행할 때 그 흐름성이 서로 다르게 나타나므로 품질에 미치는 영향도 크게 생기는 것을 경험측상 알게 되었다.

종래에는 로터의 배열각도에 대한 정립된 기술이 없어 믹서마다 발생되는 품질 편차를 제어하지 못하였다.

본 발명은 믹서 로터(R)의 배열각도에 따라서 그 고무 배합물의 품질에 차이가 나는데 착안하여 로터(R)의 형식에 따른 분석을 통해 그 최적의 배열각도를 정립하여 품질향상을 도모하는데 그 특징이 있다.

도 4는 로터 배열각도에 따른 고무 흐름성 비교한 고무 흐름성 비교도면이다.

도 3은 로터 배열각에 따른 로터(R)의 개략적 배치도이다.

도 3에 도시되어 있듯이 하나의 믹싱챔버에는 두개의 로터(R)가 가로로 설치되어있고, 두 로터의 배열각은 두 로터(R)에 각각 형성된 장축날개(w1) 또는 단축날개(w2) 간의 엇갈린 각에 의하여 결정된다.

따라서 도 3의 좌측그림의 경우 각각 형성된 장축날개 또는 단축날개가 서로 평행 하게 배열된 것인데 이 경우 0°또는 180°배열인 것이고, 도 3의 우측 그림의 경우 각각 형성된 장축날개(또는 단축날개)간의 엇갈린 각이 90°인 경우이다.

도 4는 하나의 믹싱쳄버내에 설치된 두개의 로터가 그 배열각도(90°와 45°에 따라 믹싱되는 고무의 흐름을 평면화하여 도시한 도면인데, 굵은 실선(L)과 점선(D)으로 된 직선은 각 로터의 장축날개를 표현한 것인데, 굵은 실선(L)과 점선(D)가 서로 교차하는 정도는 두 로터의 배열각에 따라 달라짐이 표현되어 있다.

그리고 도면의 곡선으로 된 두종류의 화살표가 도시되어 있는데, 이는 고무의 흐름(flow)를 도시한 것으로 로터의 회전방향과 반대방향으로 믹싱 흐름이 이루어짐을 알 수 있고, 두 화살표중 길고 굵은 곡선으로 된 화살표는 연신흐름(elongational flow, e)을 표현한 것으로 믹싱되는 고무가 로터의 전길이를 거쳐 이동되는 경로를 표현한 것이고, 짧고 가는 곡선으로 된 화살표는 전단흐름(shere flow, s)을 표현한 것으로 로터의 외주면에 돌출하여 형성된 장축을 넘어 이동되는 경로 표현한 것이다.

도 4는 가), 나), 다)로 두 로터의 배열각도가 180°인 경우, 90°인경우, 45°인경우의 고무흐름을 각각 도시하고 있다.

도 4에 도시된 가), 나), 다)에 의하여 알 수 있듯이, 두 로터의 배열각이 180°인경우와 45°인 경우 두 로터에 형성된 장축과 장축이 서로 교차하게 되어 공간적으로 병목구간 즉 정체구간(P)을 형성하게 되나, 배열각이 90°인경우는 상기 정체구간(P)이 형성되지 않는다.

따라서 배열각이 90°인경우에 고무흐름에 막힘현상이 생기지 않아 고무의 품질 가장 우수함이 이론적으로 입증된다.

또한 상기 정체구간(P)이 발생하는 두 로터의 배열각도가 180°인경우와 45°인경우를 비교하여 볼 때 그 막힘현상이 180°인경우가 보다 심각함을 도 4를 통해 알 수 있다.

상술한 바와 같은 로터의 배열각도에 따른 믹싱효과가 다르게 나타남을 다음고 같은 실험결과를 얻으므로써 입증하였다.

두개의 로터 배열각도에 따른 측정된 고무품질결과는 ;

1) 레오(Rheo) 분산성(표준편차 → 작을수록 효과적임)

고무배합물	90° 배열	45° 배열	차이
-천연고무배합물1	0.91	0.97	-0.06
-천연고무배합물2	1.65	2.19	-0.54
-합성고무배합물	1.86	2.35	-0.49

2) 점도 분산성(믹서에 투입 전/후의 편차 하락율 → 클수록 효과적임)

고무배합물	90°배열	45°배열
-천연고무배합물1	0.4	1.16
-천연고무배합물2	0.68	0.6
-합성고무배합물	0.31	-0.12

3) 공정 안정성(설정 배합온도에 대한 편차 → 작을수록 효과적임)

고무배합물	90°배열	45°배열	차이
-천연고무배합물1	1.56	2.49	-0.93
-천연고무배합물2	1.58	2.19	-0.61
합성고무배합물	0	3.16	-3.16

타이어 및 기술적 고무 배합용 믹서를 이용하여 배합시 밀폐형의 배치식 믹싱 쳄버에 설치된 두개의 로터의 배열상태 즉 두 로터의 외주면에 돌출하여 형성된 장축날개(또는 단축날개)와 장축날개의 상대적 배열각도를 90°에 같게 할 때 가장 우수한 품질의 배합고무를 얻을 수 있고, 특히 균등한 품질의 배합고무를 생산하게 되었다.

도 1은 밀폐형 배치식 믹서의 개략적 구성설명도

도 2는 밀폐형 배치식 믹서에 사용되는 한 벌의 로터 사시도

도 3은 로터 배열각에 따른 로터의 개략적 배치도

도 4는 로터 배열각도에 따른 고무 흐름성 비교한 고무 흐름성 비교도

****도면의 주요부호에 대한 설명***

R : 로터 w1 : 장축날개 w2 : 단축날개

Claims (1)

1. 타이어나 기술적인 고무(Technical Rubber)의 제조를 위한 고무를 배합하는 밀폐형의 배치식 믹서의 믹싱챔버에 설치된 두개의 로터간 엇갈리는 배열각도를 90°로 한 밀폐형 배치식 믹서의 로터 배열구조