KR20060028383A - 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치 - Google Patents

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에레마 엔지니어링 리싸이클링 마쉬넨 운트 안라겐 게젤샤프트 엠. 베.하.
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Abstract

플라스틱 재료, 특히 열가소성 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치로서, 상기 장치는 재료를 위한 수납 용기(1)를 갖고, 상기 수납 용기(1)의 내부는 캐리어 디스크(9) 상에 배열되어 제공되는 기기(21)들을 갖는다. 상기 기기들은 샤프트(4)의 축(8), 특히 수직인 축 주변에서 회전하도록 샤프트(4)에 의해 구동된다. 적어도 하나의 스크루(17)가 수납 용기(1) 밖으로 재료를 이동시키도록 제공된다. 스크루 하우징(16)은 컨테이너(1)의 배출 개구부(15)와 유체 소통된 공급 개구부(27)를 가지며, 상기 배출 개구부(15)는 캐리어 디스크(1) 및 상기 캐리어 디스크(1)에 의해 운반된 기기(21)들보다 낮은 높이에 배치된다. 구동되는 다른 기기(12)들은 재료는 배출 개구부(15)로 운송하며 수납 용기(1) 내의 캐리어 디스크(9) 아래에서 제공된다. 캐리어 디스크(9)는 적어도 하나의 구멍(36)을 포함하며, 상기 구멍(36)은 물 증기 및/또는 기체 재료를 공간(10) 밖으로 방출하도록 캐리어 디스크 위의 공간(26)을 그 아래의 공간(10)에 연결한다. 공간(26)은 축(8)에 근접하여 그리고 캐리어 디스크(9)의 회전 동안 기기(21)들의 후단(37)에 근접하여 배치된다.

Description

플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치{DEVICE FOR THE PREPARATION OF PLASTICS MATERIAL}
본 발명은 플라스틱 재료, 특히 열가소성 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 처리된 재료를 위한 수납 용기를 구비하며, 상기 수납 용기의 내부에 기기들이 제공되고, 상기 기기들은 캐리어 디스크 상에 정렬되고 상기 수납 용기 내부에 삽입된 샤프트에 의해 상기 샤프트의 특히 수직인 축 주변으로 회전하도록 구동하며, 상기 장치는 재료를 수납 용기 밖으로 이동시키기 위한 적어도 하나의 스크루(screw)를 구비하며, 상기 스크루의 하우징은 수납 용기 내의 배출 개구부와 유체 소통된 공급 개구부를 가지며, 상기 배출 개구부는 캐리어 디스크와 상기 캐리어 디스크에 의해 이동하는 상기 기기들보다 낮은 높이에 위치하며, 재료를 상기 배출 개구부 내에 운송하도록 구동되는 다른 기기들이 수납 용기에서 캐리어 디스크보다 아래에 제공된다.
WO 00/74912 A1에서 공지된 이러한 유형의 장비는 플라스틱 재료, 특히 열가소성 재료의 매우 성공적인 처리를 보장했었으나, 처리된 재료에 의해 방출된 휘발성 물질의 내부적인 방해(blocking-in)가 캐리어 디스크 아래 공간에서 가끔 발생하는 것이 발견되었다. 이러한 휘발성 물질이, 캐리어 디스크의 가장자리와 수납 용기의 내부 벽 사이에 존재하는 환형 갭을 통해 상방으로 빠져나가는 것이 항상 가능한 것은 아니며, 특히 처리된 재료가 상기 환형 갭을 통해 이로부터 그 위쪽으로부터 하방으로 통과하기 때문에 더욱 그러하다. 만약 휘발성 물질이 처리된 재료와 함께 수납 용기 밖으로 이동되어 직접 또는 간접적으로 수납 용기에 부착된 압출기 내에 도달하면, 압출된 재료가 다양한 종류의 기체를 내포할 위험이 있어서, 압출기의 출구에서 포함된 재료의 품질을 거의 낮출 것이다. 이러한 위험성은 압출기에 일반적으로 제공되는 가스제거(de-gassing) 장치에 의해서도 완전히 제거될 수 없다. 추가로, 이들은 처리된 재료들의 분리 제품인 물 증기, 냉각제 등의 가스 또는 증발된 부분이기 때문에, 이러한 유형의 휘발성 물질들은 초기 단계에서는 예방될 수 없는 것이 일반적이다. 특히, 습윤한 플라스틱이 수납 용기에 주입되는 경우, 이러한 휘발성 물질들이 상당하다.
본 발명의 목적은, 적은 비용으로 이러한 결함을 피하고, 전술한 휘발성 물질이 적어도 거의 없도록 하여 재료를 수납 용기의 배출 개구부로부터 이동시키는 것이다. 캐리어 디스크가 축에 인접하고 캐리어 디스크의 회전 동안 기기들의 후단(trailing edge)에 인접하도록 배치된 적어도 하나의 구멍을 포함하며, 상기 구멍이 캐리어 디스크 위의 공간과 그 아래의 공간을 연결하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따라 이러한 목적이 달성된다. 상기 구멍에 의해서, 캐리어 디스크의 아래의 공간에 존재하거나 또는 적어도 형성된 휘발성 물질이 캐리어 디스크를 통해 그 위의 공간으로 방출될 수 있으며, 상기 공간은 무해하고, 필요하면 상기 공간으로부터 방출될 수 있다. 이 경우, 축에 가까이 배치된 구멍이 축으로부터 간격을 두고 배치된 구멍에 비해 보다 효과적이라는 것이 실험을 통해 발견되었다. 축으로부터 간격을 두고 배치된 이와 같은 구멍은 EP 625.373 A2 또는 DE 28 44 164 A로부터 공지되었으나, 이는 디스크 위의 공간으로부터 디스크 아래의 공간으로 압착된 재료의 통로를 위해 사용되었다. 이와 반대로, 캐리어 디스크의 회전 동안 기기들의 후단에 근접하여 배치된 본 발명에 따른 구멍은, 전술한 휘발성 물질을 캐리어 디스크 아래의 공간 밖으로 방출되도록 회전 기기들에 의해 생성된 흡입 효과를 사용한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 구멍이 캐리어 디스크 평면에 캐리어 디스크의 축 방향으로 기울어지도록 연장된 벽과 함께 구성되는 것이 바람직하다. 이는 디스크 위쪽 공간에 존재하는 재료가 캐리어 디스크를 통해 아래로 떨어지는 것을 방지하는 경향이 있다. 이와 유사한 효과가 본 발명의 범위 내에서 적어도 하나의 구멍을 위해 제공되며 캐리어 디스크의 원주를 향하는 개구부로부터 모두 떨어진 구멍을 가리는 커버에 의해 달성될 수 있다.
구멍의 크기는 제거될 휘발성 물질의 양에 따른다. 모든 구멍들의 단면적 크기는, 수납 용기의 배출 개구부와 유체 소통된 압출기의 모든 스크루의 단면적 이하로 제조되는 게 충분하다는 것이 실험에 의해 발견되었다.
본 발명의 보다 특징적인 형상 및 이점이 본 발명의 실시예의 기술에서 개시되며, 도면을 통해 도시된다.
도 1은, 제 1 실시예를 통한 수직 단면도이며,
도 2는, 도 1에 상응하는 평면도로서 부분적으로 단면을 도시하며,
도 3은, 구멍을 위한 커버의 사시도이며,
도 4는, 다른 실시예의 수직 단면을 도시하며,
도 5는, 도 4에 상응하는 평면도로서 부분적으로 단면을 도시하며, 그리고
도 6은, 캐리어 디스크를 통한 수직 단면을 상세히 도시한다.
도 1 및 도 2에 따른 실시예의 경우, 장비는 플라스틱 재료, 특히 열가소성 플라스틱 재료를 위한 수납 용기(1)를 가지며, 상기 플라스틱 재료는 처리되어 예를 들어 컨베이어 벨트와 같은 (도시되지 않은) 컨베이어 장치에 의해 상기 수납 용기(1) 내에 진입된다. 공급된 플라스틱 재료는 사전에 압착되고 및/또는 건조될 수 있다. 수납 용기(1)는 수직의 가로 벽(2)을 구비한 컵 형태이며 원형 단면의 편평한 바닥부(3)를 갖는다. 밀봉 방식으로 장착된 샤프트(4)는 바닥부(3)를 통과하며 컨테이너의 축과 동축인 수직 축(8)을 갖는다. 샤프트(4)는 바닥부(3) 아래에 배열된 모터(5)에 의해 구동되며 회전 운동을 위한 기어(6)를 갖는다. 컨테이너(1) 내에서 회전자(7)와 그 위쪽에 배열된 캐리어 디스크(9)는 회전 가능하게 고정되는 방식으로 샤프트(4)에 연결된다. 회전자(7)는 원통형 블록으로 형성되며, 그 축방향 높이(h)는 편평한 캐리어 디스크(9)의 축방향 높이보다 대체로 크고, 그 지름(d)은 캐리어 디스크(9)의 지름보다는 대체로 작다. 이러한 방법으로, 자유 공간(10)은 캐리어 디스크(9) 아래에서 형성되고, 처리된 재료는 캐리어 디스크(9)의 원주와 컨테이너(1)의 가로 벽(2) 사이에 있는 환형 갭(11)에 의해 컨테이너(1) 내의 캐리어 디스크(9) 위쪽에 배치된 공간(26)과 자유로이 유체 소통한다. 처리된 플라스틱 재료는, 상기 자유 환형 갭(11)을 통해 공간(26)을 떠나 환형 공간(10) 내로 방해 없이 통과할 수 있다. 캐리어 디스크(9)는 기기(21)들을 운반하 며, 상기 기기(21)들은 커버 면 상에 고정된 방법으로 배열되고 컨테이너(1)의 공간(26) 내에 존재하는 재료를 혼합하고 및/또는 압착하고 및/또는 가열한다. 효과적인 압착을 위해, 드로잉 컷(drawing cut)을 제공하도록, 기기(21)들은 캐리어 디스크(9)의 회전 방향(화살표(23))과 반대로 굴곡지거나 각이 지도록(도 2) 제조될 수 있는 커터 에지(cutter edge)(22)를 구비하여 형성된다. 작동시, 캐리어 디스크의 회전 동안 기기(21)들의 영향으로 컨테이너(1) 내에 유입한 플라스틱 재료의 회전이 이루어져서, 처리된 재료가 공간(26) 내에서 컨테이너(1)의 가로 벽(2)을 따라 상승하며(화살표(24)) 컨테이너의 축의 영역 내에서 다시 하강한다(화살표(25)). 이러한 방법으로 형성된 혼합 콘(cone)은 유입된 재료를 휘감아서 훌륭한 혼합 효과가 달성된다. 컨테이너(1) 내에 유입되고 필요시 압착된 재료의 작은 부분이 환형 갭(11)을 통해 캐리어 디스크(9) 아래에 배치된 공간(10) 내로 진입하고, 이는 상기 공간(10)에서 회전자(7)의 환형 홈(14) 내의 수직 핀(13)에 의해 피벗 가능한 방법으로 화전자(7)에 고정된 다른 기기(12)들에 의해 작용하여, 그 결과 상기 기기들은 핀(13)의 축을 따라 자유로이 흔들릴 수 있다. 기기(12)들의 자유 단부는 컨테이너(1)의 가로 벽(2)으로부터 간격을 두고 배치된다. 그 비팅(beating) 작용으로 인해 이러한 다른 기기(12)들이 공간(10) 내에 있는 재료의 추가적인 혼합 및/또는 압착 및/또는 가열을 야기한다. 상기 기기(12)들에 의해 재료에 가해진 원심력으로 인해 재료는 컨테이너(1) 내의 배출 개구부(15) 내에 운송되며, 상기 배출 개구부(15)는 추가적인 기기(12)들의 높이에 배치되어 컨테이너(1) 내의 공간(10)을 스크루 하우징(16) 내의 공급 개구부(27)에 연결하며, 스크루 (17)는 회전 가능하게 고정된다. 스크루(17)는 그 단부면 중 하나에서 기어(19)를 구비한 모터(18)에 의해 회전하는 방법으로 구동되고, 다른 단부면에서는 예를 들어 압출기 헤드(20)를 통해 공급된 플라스틱 재료를 밀어낸다. 상기 스크루는 단일 스크루 또는 이중 스크루일 수 있다. 도시된 바와 같이, 스크루 하우징(16)은 컨테이너에 대체로 접하도록 부착되며, 그 결과 하우징(16) 밖의 출구 영역에서 스크루(17)에 의해 가소성된 플라스틱 재료가 비껴 나가는 것이 방지된다.
대안적으로, 스크루(17)는 오직 컨베이어 스크루일 수 있으며, 이는 컨테이너(1) 내에서 제조된 재료를 다른 목적을 위해 예를 들면 압출기에 전송한다.
작동시, 짧은 시동 시간 이후 웜(worm)에 의해 이동된 재료와 환형 갭(11)을 통해 그 위의 공간(10)에 진입한 재료 사이에서 평형이 형성된다. 이는, 컨테이너(1) 내에 유입된 플라스틱 재료의 입자가 컨테이너(1) 내에서 적정한 잔류 시간을 먼저 소비하지 않고 스크루 하우징(16) 내에 도달할 수 있다는 있을 일어날 것 같지 않은 결과를 야기한다. 이는 플라스틱 재료의 모든 입자가 기기(12, 21)들에 의해 충분한 범위에서 작용되어, 스크루(17)에 의해 이동된 재료는 특히 플라스틱 재료의 입자의 크기 및 온도 면에서 적어도 대해 균일한 특성을 갖는다. 이는, 스크루(17) 또는 부착된 압출기 스크루에 의해 가해진 가소성 작용은 비교적 낮아서 그 결과 가소성 작용 동안 플라스틱 재료에 가해진 높은 열적 피크 응력이 제거됨을 의미한다. 그 결과, 플라스틱 재료는 나누어지고, 스크루(17)에 의한 구동 에너지 또는 압출기 스크루에 의한 구동 에너지 각각 매우 절약된다.
전술한 바와 같이, 컨테이너(1) 내에 진입한 재료는 통상 완전히 건조된 것 이 아니며, 및/또는 컨테이너의 처리 동안 예를 들어, 물 증기, 처리된 재료로부터의 분리된 부산품, 증발된 냉각제, 잉크 및/또는 프린팅 재료로부터의 휘발성 물질 등과 같은 휘발성 물질을 방출하는 불순물을 갖는다. 이와 같은 휘발성 물질이 캐리어 디스크(9) 아래의 공간(10) 내에서 수집되어 공간(26)으로부터 공간(10)으로의 처리된 재료의 통과를 방해하는 것을 방지하고 스크루 하우징(16)의 내부로 침투되는 것을 방지하도록, 캐리어 디스크(9)는 적어도 하나의 구멍, 바람직하게는 다수의 구멍(36)을 가지며, 상기 구멍은 캐리어 디스크(9) 위의 공간(26)을 그 아래에 배치된 공간(10)에 연결한다. 상기 구멍(36)의 결과로서, 공간(10)을 방해하는 휘발성 물질은 캐리어 디스크(9)를 통해 상방으로 방출될 수 있으며 컨테이너(1) 밖으로 통과할 수 있고 또는 예를 들어 흡입 수단(34)(도 4)에 의해 제거될 수 있다.
이러한 구멍은 원형 단면의 보어에 의해 형성된다. 상기 공간(36)의 적어도 일부분은 컨테이너(1)의 축(8)에 인접하여 배열되고 즉 기기(21)들의 바로 뒤에 배열되고, 그 결과 캐리어 디스크(9)의 회전 방향(화살표(23))으로 도시되는 바와 같이 공간(36)이 기기(21)들의 후단(37)에 인접하여 배치된다. 기기(21)들에 의해 선단(leading edge)에서 회전 동안 발생한 흡입 효과는 구멍(36)을 통한 휘발성 물질의 상방의 흡입을 돕는다. 구멍(36)의 축은 수직으로 정렬될 수 있으나, 상기 축(38)이 비스듬히 배열되는 것이 즉 캐리어 디스크(9)의 커버 면(39)의 평면에 대해 그리고 컨테이너의 축(8)에 대해서 모두 기울어지는 방법이 보다 바람직하다(도 6). 구멍의 벽(40)의 기울어짐(각도 α, 도 6)은 30° 내지 60° 사이, 약 45°가 바람직하다. 상기 기울어짐은, 캐리어 디스크(9)의 회전 방향(화살표(23))에서 볼 때 각각의 구멍(36)의 입구 단부(41)가 출구 단부(42)보다 앞쪽에 배치되도록 선택된다. 이러한 단계는 전술한 흡입 효과를 돕고 재료가 구멍(36)을 통해 공간(26)을 빠져나가 공간(10) 내로 직접 떨어지는 것을 방지한다.
추가로, 구멍 또는 적어도 그 일부에 커버(28)(도 3)를 제공하는 것이 바람직하며, 상기 커버(28)는 개구부(35)로부터 간격을 두고 외측으로 캐리어 디스크(9)의 원주(43)를 향하는 방향으로 또는 (축(8)에 대해서) 방사형으로 향하며 구멍(36)을 가린다.
구멍(36)의 크기, 즉 구멍(36)의 단면적의 영역은 제거될 휘발성 물질의 양에 따른다. 통상, 모든 구멍(36)의 단면적은, 컨테이너(1) 또는 스크루(17)의 배출 개구부(15)와 유체 소통된 압출기의 모든 스크루의 단면적만큼 가능한 큰 것으로 충분하다.
도 4 및 도 5에 따른 실시예는, 다른 기기(12)들이 회전하는 방법으로 매달려 있지 않고 캐리어 디스크(9)와 동축으로 배열된 다른 캐리어 디스크(29)에 고정적으로 장착되고 동일한 샤프트(4)에 의해 회전하는 방법으로 구동될 수 있다는 점에서 도 1 및 도 2에 따른 실시예와 다르다. 그 결과, 회전자(7)는 보다 좁게 제조될 수 있으며 또는 샤프트(4)의 전체적인 연장 없이 가능하다. 도 1 및 도 2에 따른 실시예에서, 공간(10) 내에 존재하는 처리된 플라스틱 재료를 스크루 하우징(16) 내의 공급 개구부(27)에 효과적인 방법으로 운송할 수 있도록, 보다 낮은 기기(12)들은 컨테이너(1)의 배출 개구부(15)의 높이에 배열된다.
컨테이너(1) 내에 처리된 재료의 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 도 4에서 도시된 바와 같이, 온도-측정 유닛(30) 및 냉각 장치(33)가 상부 커터 공간(26) 내에 (캐리어 디스크(9) 위쪽에) 제공되며, 상기 냉각 장치(33)가 냉각제-스프레이 수단의 형태로 설계되는 것이 가능하다. 유사한 온도-측정 장치(31) 및 유사한 냉각제 공급부(32)(도 5)가 캐리어 디스크(9) 아래쪽에 배열된 공간(10)에 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상부 커터 공간(26)에 진입한 휘발성 물질의 이동은 흡입 수단에 의해 도움을 받는다. 이러한 목적을 위해, 도 4에서 도시된 바와 같이, 흡입 장치(34)가 상기 커터 공간(26) 내에 형성된 혼합 콘 위쪽에 제공될 수 있다.

Claims (10)

  1. 플라스틱 재료, 특히 열가소성 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 처리된 재료를 위한 수납 용기(1)를 구비하고, 상기 수납 용기(1)의 내부에 기기(21)들이 제공되고, 상기 기기(21)들은 캐리어 디스크(9) 상에 배열되고 상기 수납 용기(1)의 내부에 삽입된 샤프트(4)에 의해 상기 샤프트(4)의 특히 수직인 축(8) 주변에서 회전하도록 구동되고, 그리고 상기 장치는 재료를 상기 수납 용기(1) 밖으로 이동시키도록 하나 이상의 스크루(17)를 구비하며, 상기 스크루의 하우징(16)은 상기 수납 용기(1) 내의 배출 개구부(15)와 유체 소통된 공급 개구부(27)를 가지며, 상기 배출 개구부(15)는 상기 캐리어 디스크(9) 및 상기 캐리어 디스크(9)에 의해 이동하는 상기 기기(21)들보다 낮은 높이에 배열되고, 그리고 재료들을 상기 배출 개구부(15)에 운송하도록 구동되는 다른 기기(12)들이 상기 수납 용기(1) 내에서 상기 캐리어 디스크(9) 아래에 제공되는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치에 있어서,
    상기 캐리어 디스크(9)가 하나 이상의 구멍(36)들을 포함하며, 상기 하나 이상의 구멍(36)들은 상기 축(8)에 인접하고 상기 캐리어 디스크(9)의 회전시 상기 기기(21)들의 후단(37)에 인접하도록 배치되며, 그리고 상기 구멍(36)들이 상기 캐리어 디스크(9) 위쪽의 공간(26)과 상기 캐리어 디스크(9) 아래의 공간을 연결하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구멍(36)들은, 상기 축(8) 방향과 상기 캐리어 디스크(9)의 평면쪽으로 기울어지도록 연장된 벽(40)들을 갖는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구멍(36)들에, 상기 캐리어 디스크(9)의 원주(43)를 향한 개구부(35)를 제외하고 상기 구멍(36)들을 모두 가리는 커버(28)가 할당된 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍(36)들은 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍(36)들 모두의 단면적은, 상기 배출 개구부(15)와 유체 소통된 출기 스크루(17)들 모두의 단면적 넓이보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 디스크(9) 아래의 공간(10)에 배치되어 구동되는 상기 다른 기기(12)들은 상기 캐리어 디스크(9) 또는 상기 샤프트(4) 상에 피벗 가능한 방법으로 매달리며, 및/또는 상기 캐리어 디스크(9) 아래에 배치된 다른 캐리어 디스크(29)에 고정되는 방법으로 장착되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다른 기기(12)들은, 압착 기기들로서, 오직 믹서(mixer)의 형태로 구성되거나 또는 커터를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 디스크(9) 위쪽의 공간(26)을 위해 온도 측정 장치(30) 및 냉각 장치(33), 특히 냉각제 스프레이 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 디스크(9) 아래의 공간(10)을 위해 온도 측정 장치(30) 및 냉각 장치(33), 특히 냉각제 스프레이 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수납 용기(1) 내의 회전하는 상기 기기(21)들에 의해 형성된 재료의 콘(cone) 위쪽에 휘발성 물질을 제거하도록 흡입 장치(34)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 장치.
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