KR20070107013A - 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템 - Google Patents

유체를 압출하기 위한 압출기 시스템 Download PDF

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엠엠알 마켓팅 앤드 매니지먼트 아게 로트크레우즈
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Abstract

본 발명은 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템에 관한 것으로서, 적어도 하나의 공급 장치(2), 적어도 하나의 혼합기 장치(3) 및 적어도 하나의 압출 다이(4)를 포함한다. 본 발명의 시스템은 압출될 재료를 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸는 유체 흐름(이송 유체)을 발생하기 위한 적어도 하나의 장치를 특징으로 한다. 상기 유체 흐름은 압출될 재료의 출구 방향에 거의 평행하게 구동한다. 상기 유체는 배제 가스에 의하여 발생되는 이송 유체 흐름의 흡인 및/또는 압력에 의하여 상기 압출기 시스템으로부터 방출된다. 상기 압출기 시스템은 나노미터 범위 이하의 제품으로 균일한 제품 방출을 허용한다.
공급 장치, 혼합기 장치, 압출 다이, 유체 흐름, 흡인, 압력, 압출기 시스템

Description

유체를 압출하기 위한 압출기 시스템{EXTRUDER SYSTEM FOR EXTRUDING A FLUID}
본 발명은, 적어도 하나의 공급 장치, 적어도 하나의 혼합기 장치(mixer device), 및 적어도 하나의 압출 다이(extrusion die)를 포함하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템(extruder system)에 관한 것이다.
본 기술의 상황으로부터, 형성될 유체가 압출 다이를 통하여 가압됨으로써 이것이 모세관(capillary), 스트랜드(strand), 압출된 필름(extruded film) 또는 다른 형상의 단면 형태로 된 다이의 방출 노즐(discharge nozzle)에 의하여 이젝트되는 압출용 압출기 시스템은 공지되어 있다.
본 기술의 상황으로 부터, 재료 공급용 오거(auger)(단일 또는 이중 오거)를 구비함과 동시에 압력을 배타적으로 발생시키는 압출기 시스템은 공지되어 있다(즉, WO 03/009989, EP 0 888 860 A2, DE101 36 851 A1). WO 00/76743 A1는 16-40mm의 직경을 가진 제품을 제조하기 위하여 500rpm의 속도에서 회전하는 장착된 회전가능한 노즐을 가지는 회전식 압출기-노즐 구조체를 기재하고 있다. CA 2,299,209에는 유사한 회전 압출기 헤드가 기재되어 있다. 이러한 압출기 시스템은 가변적이지 아니며, 따라서 매우 특정된 크기, 특히 매우 높은 압력에서 제품을 제조하는데에 사용된다.
EP 0 499 025는 환형 간극(annular clearance)을 가지는 고정된 노즐을 사용하여 회전 맨드릴(mandrel)에 의한 호스의 압출을 기재하고 있다.
마지막으로, WO 95/24304로 부터 압출기 시스템이 공지되어 있는데, 여기에서, 예를 들면 오거에 의하여 압력에 통상적으로 노출되는 유체는 압출 다이를 통하여 압출기 시스템으로부터 이젝트된다. 모세관을 발생시키기 위하여, 상기 압출 다이는 실질적으로 중심 코어(central core)를 가지는 중공 원통형을 구비함으로써, 유체는 튜브 또는 호스의 형태로 상기 다이로부터 나오게 된다. 여기에서, 상기 "튜브" 또는 "호스"의 단면적은 다이의 대응되게 작은 배출 단면적을 사용하여서 거의 모세관 범위만큼 멀리 감소될 수 있다.
따라서, 본 기술의 상황에서는, 1000 내지 1500 bar의 압력 범위에서 작동하고 또한 대략 100 ㎛의 직경을 가진 제품에 적합한 압출기 시스템만이 공지되어 있다.
제품의 크기를 몇 마이크로미터 또는 몇 나노미터(nanometer) 범위로 성취하기 위하여, 본 기술의 상황로부터 공지된 압출기 시스템을 축소화시키는 것은 불가능한데, 왜냐 하면 상기 압출기내의 직경이 부가로 감소된다면, 형성될 유체와 압출기사이의 마찰력이 너무 높게 됨으로써, 상기 유체에 압력을 가하는 것은 상기 형성된 제품의 제어된 방출을 더 이상 이끌어 낼 수 없기 때문이다.
본 기술의 상황과 비교할 때에, 본 발명은 상기 시스템을 한층 더 부가적으로 축소시키는 것을 허용하는 압출기 시스템을 제공하는 것을 기초로 한다. 이러한 시스템은 제품의 균일한 제조 방출을 나노미터 범위로 용이하게 허용한다.
본 발명에 따른 과제는, 적어도 하나의 공급 장치, 적어도 하나의 혼합기 장치 및, 적어도 하나의 압출 다이를 가지는 유체 압출용 압출기 시스템을 제공함으로써 해결되는데, 여기에서 압출될 재료를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸고 또한 압출될 재료의 출구 방향에 기본적으로 평행하게 구동되는 유체 흐름(이송 유체)을 발생시키기 위한 적어도 하나의 장치가 제공되고, 또한 상기 유체는 이송 유체 흐름의 흡인(suction) 및/또는 압력에 의하여 상기 압출기 시스템으로부터 방출된다.
본 발명에서 의미하는 평행한 유체 흐름이라는 것은, 압출될 재료가 제품 방출 동안에 유체 흐름에 의하여 완전히 또는 부분적으로 둘러싸이는 것을 의미한다.
이송 유체의 압출될 재료를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 유체 흐름이 형성될 유체 흐름과는 다르게 발생시키기 위한 장치가 제공된다는 사실로부터, 방출될 유체를 가압하기 위한 다른 일반적인 장치의 크기를 감소시키거나 또는 그것을 완전하게 없이 하는 것이 가능한데, 왜냐하면 상기 유체가 제 2 유체 흐름의 흡인 및/또는 압력에 의하여 상기 압출기 시스템으로부터 방출되기 때문이다. 예를 들면, 이 경우에, 압력하의 가스 흐름은 외부로부터 상기 압출기 시스템 내로 도입되고, 형성될 유체 스트랜드를 직접적으로 둘러싸는 것으로 상기 압출기 시스템내에서 기본적으로 안내되고, 형성될 유체를 따라서 운반되며, 이것을 압출기 다이로 부터 방출한다. 또한, 상기 제 2 유체 흐름은 상기 형성될 유체와 압출기의 벽 사이에서 마찰을 감소시킨다. 여기에서, 모 물질(parent material)로서 작용하는 물질은, 방출을 간략하게 하도록 먼저 액화된다(liquefied).
상기 압출기 시스템은 스트랜드, 모세관 또는 압출된 필름을 제조하기 위하여 유기질 및/또는 무기질 재료를 포함하는 서로 다른 종류의 유체용으로 사용될 수 있다. 방출될 유체가 본 기술 분야에서 통상적인 고압에 부가적으로 노출된다면, 본 발명에 따른 장치로 사출 성형이 또한 제조될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 상기 방출 노즐 뒤에 있는 압출기 시스템용으로 특별히 제공되는 사출 성형 다이 및 클로징 유닛(closing unit)을 정렬하는 것이 필요하다.
본 발명의 장점 중의 하나는, 아래와 같이 매우 다양한 제품의 제조를 하도록 하는 매우 적응성이 있으며(flexible) 적응성으로(flexibly) 사용가능한 마이크로-압출기(micro-extruder)인 것이다.
- 스트랜드(strand), 쓰레드(thread), 마이크로-쓰레드(micro-thread) 등
- 튜브, 모세관, 마이크로-모세관 등
-압출된 필름, 마이크로필름 등, 그리고 또한
- 사출 성형품, 마이크로 사출 성형품.
상기 압출 다이가 필름, 마이크로필름, 스트랜드, 마이크로-스트랜드, 모세관 또는 마이크로-모세관을 제조하기 위한 장치인 본 발명의 실질적인 실시예가 특히 양호하다. 상기 제품들은 상기 압출 방법의 도움으로 낮은 가격과 큰 양으로 제조될 수 있다.
본 발명의 양호한 실질적인 실시예에서, 상기 압출 다이의 방출 노즐 또는 이것의 부품은 교환될 수 있다. 상기 압출기 시스템의 디자인은 양호한데, 왜냐 하면 이것은 하나를 사용 가능하게 하고 또한 서로 다른 적용을 위하여 동일한 시스템을 사용하는 것을 가능하게 하며, 또한 서로 다른 제품들이 상기 방출 노즐을 단순하게 교환함으로서 제조될 수 있기 때문이다. 또한, 상호 교환성은 예를 들면 클로깅(clogging)을 방지하고 세척을 손쉽게 허용하기 위하여, 상기 시스템을 소형화로 하기 위한 필수조건이다.
압출될 재료를 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸는 유체 흐름을 발생시키기 위한 적어도 하나의 장치가 압력 장치 및/또는 흡인 장치이라면 적절하다. 본 발명에 따라서, 제조될 유체는 압력 장치 또는 흡인 장치에 의하여, 또는 압력 및 흡인 장치의 조합에 의하여 방출된다. 몇몇 적용에서, 예를 들면 인젝터(injector) 또는 필름 노즐용으로서 본 발명에 따른 압출기 시스템을 사용할 때에, 흡인 장치를 제외하는(leave out) 것이 유리하다.
압출기에서 "압력 방출"용으로 본 기술 분야에서 설명되는 해결책과 비교하여서, 본 발명에서 의미하는 "압력 장치"는 제조될 유체에 의하여 독립적으로 발전된 방출 압력으로서 독점적으로 이해되지 않으며, 유체(여기에서 배제 가스(expulsion gas)로 설명됨)상에의 가스 가압에 의한 부가적인 지지로서 이해될 것이다. 또한, 상기 배제 가스는 벽의 마찰을 매우 감소시킨다는 것은 중요한 것이다. 이러한 마찰은, 본 기술 분야에 따라서, 보다 높은 압력(그러나, 이 해결책은 원인을 극복하는 것이 아니고, 그 대신에 단지 영향을 제거하는)을 겪게 되는 보다 낮은 마이크로-범위(micro-range)에서 방출을 하는데에 장애의 원인이 된다. 본 발명에 따른 배제 가스의 사용은 벽의 마찰을 거의 제로로 만드는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 요구되는 상기 방출 압력은 본 기술 분야와 비교하여서 매우 감소된다.
따라서, 본 발명은 제조될 보다 작은 제품의 범위에서 크게 증가되는 벽 마찰을 크게 억제하고 또한 이것을 제거시키는데에 가능한 방법을 나타낸다.
또한, 양호하게는 흡인 또는 압력의 조합을 제공하는 것이다. 이러한 점은, 상기 이송 유체가 노즐의 외부벽과 제품의 접촉을 방지할 뿐만 아니라, 흐름 성향(flow behavior)이 제조될 제품의 흐름 성향보다 더 빠르게 설정된다면 동반되는 매체(entraining medium)로서 사용될 수 있기 때문이다. 여기에서, 흡인 또는 압력, 또는 흡인-압력의 동시적인 작동에 의하여 이러한 영향을 성취하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따라서, 계량(metering)에 있어서 어떠한 변동(fluctuation)도 보상하기 위한 보상 매체(compensation medium) 및 보상 덕트는 제품 방출을 지지하는 압출될 재료를 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸는 유체 흐름 상에 제공된다. 제품 배제(expulsion)을 위한 상술된 지지 수단은 서로에 대하여 결합될 수 있고, 또한 제조될 각각의 제품에 의존한다.
따라서, 계량의 가능성이 가장 큰 균일성은 방출을 위하여 성취될 수 있다. 특히, 상기 노즐 출구에서 흡인 헤드에 의하여 실현되는 흡인 메카니즘은 본 발명에 따라서 특히 유리하게 고려된다. 이러한 이유로 인하여, 공지된 실시예의 압출기와 비교하여서 상기 압출기 내에 거의 감소된 압력을 사용하는 것이 가능하다. 부가의 장점은 외부로부터 흡인 효과와 내부로부터의 압력을 지지하는 기초로 하여 존재하는 제품 방출의 균일성에서 볼 수 있다. 이러한 점은 높은 재생산성, 즉 제품 방출의 재생가능한 균일성을 성취한다.
여기에서, 상기 평행한 유체 흐름을 발생시키기 위한 적어도 하나의 장치가 상호교환가능한 부품에 부분적으로 제공된다면 유리하다. 따라서, 상기 유체의 적절한 방출은 교환가능한 압출 다이용 일지라도 보장될 수 있다.
계량 변동을 보상하기 위한 보상 덕트가 압출될 재료를 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸는 유체 흐름 상에 제공되는 본 발명의 실질적인 실시예가 양호하다. 상기 방출된 제품, 즉 필름의 균일한 두께가 목표된 것이다. 상기 재료의 두께는 계량되는 재료의 양에 주로 의존한다. 예를 들면, 상기 재료의 양이 계량의 변동으로 인하여 분명한 주기 동안에 증가하게 된다면, 일정한 압력에서 보다 많은 재료가 또한 방출된다. 그러나, 상기 방출 압력을 발생시키는 유체는 방출 노즐을 통하는 것과 다른 경로를 통하여 탈출할 수 있다면, 방출된 재료의 양은 일정하게 남아 있을 것이다.
상기 유체가 모세관 힘에 의하여 방출되는 방식으로 상기 압출 다이의 크기가 형성될 유체로 조정되는 본 발명의 실질적인 실시예가 양호한 것으로 증명된다. 본 발명에 따른 상기 압출기 시스템의 큰 축척의 최소화와 관련하여서, 이러한 점은 형성될 실질적인 유체가 큰 압력에 노출되는 것이 없이 형성될 유체를 방출하는 것이 가능하게 만든다.
상기 압출 다이 또는 이것의 부품들이 방출 방향에 대하여 평행한 축에 대하여 모터 작동에 의해 회전될 수 있다면 적절하게 된다. 상기 압출기 다이 또는 이것의 부품중의 하나의 회전, 양호하게는 압출기 시스템의 단면적에 소정의 거리로 대칭으로 있으며 상기 압출기 및 방출 노즐의 정면에서 방출 방향으로 평행하게 연장되는 맨드릴의 회전은 방출될 유체 성분의 양호한 혼합을 이끌어낸다. 그러나, 회전은 단지 하나의 성분으로 구성되는 방출될 유체를 처리할 때에 유리한데, 왜냐하면 이것은 유체 각각의 분자의 강한 가교 결합(cross-linking)을 이끌어내고 따라서 방출된 제품의 안정성을 증가시키기 때문이다. 상기 가스 흐림이 맨드릴 그 자체를 통하여 안내되는 분위기 또한 유리하다.
상기 방출된 유체를 인출(drawing off)하기 위한 적어도 하나의 풀링 장치(pulling device)가 상기 압출 다이의 방출 노즐 뒤쪽에 정렬되는 본 발명의 실질적인 실시예가 특히 유리하다. 이러한 풀링 장치는, 한편에서는 상기 시스템내에 유체의 부가적인 가압이 없이 상기 방출기 시스템으로부터 유체를 방출하는 것을 가능하게 하며, 다른 한편으로는 이것은 방출된 제품의 스트레칭(stretching)을 발생시키고 따라서 상기 가교 결합된 구조를 스트레칭시킴으로써 상기 물질을 강화시킨다.
서로 다른 풀링 속도(pulling speed)를 가진 2개의 풀링 장치가 일련으로(in series) 정렬된다면, 상기 방출된 재료의 스트레칭은 특정 비(particular ratio)로 서로와 다르게 상기 2개의 풀링 장치의 풀링 속도를 셋팅함으로써 특정되게 제어될 수 있다. 이러한 점과 관련하여, 본 발명에 따라서는, 적어도 하나의 풀링 장치가 축에 대하여 풀링 방향에 평행하게 회전될 수 있다면 특히 유리하고, 따라서 제품의 부가의 트위스팅(twisting)을 허용하며 그래서 안정을 부가로 증가시킨다. 이러한 점에 뒤따르는 드로잉 및 트위스팅 유닛(drawing and twisting unit)은 모세관 및 쓰레드 제조용으로 특히 유리한 것으로 판명되는데, 왜냐 하면 드로잉(스피닝 섬유(spinning fibre)의 제조로부터 공지된)과 트위스팅(하나의 유닛으로 조합)에 의하여 강화된 최종 제품을 제조하는 것을 가능하게 만든다. 일련으로 연결된 다중 정렬(multiple arrangement)은 이러한 효과를 부가로 강화시킨다. 상기 드로잉 및 트위스팅 유닛이 모든 적용에서 유리한 것이 아닌데(예를 들면, 필름 제조), 이것은 옵션으로서 제공될 수 있거나 또는 스위치될 수 있다.
상기 풀링 장치의 회전에 대체하거나 또는 부가하여서, 공급 장치, 압력을 발생하기 위한 장치, 혼합기 장치 및 적어도 하나의 다이를 포함하는 압출기 시스템의 기본적인 요소(basic element)가 방출 방향에 평행한 축에 대하여 회전될 수 있다면 유리하다.
사용되고 방출될 유체에 따라서, 각각의 처리 단계 동안에 각각의 적절한 온도에서 유지될 수 있도록 된 유체용 가열 및 냉각 장치를 구비하는 압출기 시스템이 적절하게 된다. 또한, 상기 가열 장치는 방출될 유체를 보다 높은 온도로 가열시켜서 이것의 흐름 능력을 증가시키기 위하여 사용될 수 있다.
몇몇 적용을 위하여, 그리고 형성될 유체 및 재료를 위하여, 상기 압출 다이 뒤쪽에 방출된 유체용 건조 장치를 정렬시키는 것이 필요하다. 이러한 점은 각각의 유체가 솔리드(solid)와, 건조 이후에만 폼이 안정된 상태(form-stable condition)로 발전되는 경우이다.
상기 방출된 유체용 절단 장치는 방출 다이 뒤쪽에 정렬되어서 상기 방출된 제품이 부가의 처리를 위하여 적절한 길이로 절단될 수 있다면 적절하게 된다.
상기 방출된 제품을 이송하고 부가로 처리하기 위하여, 본 발명의 실질적인 양호한 실시예에서, 방출된 유체용 와인딩 장치(winding device)는 압출 다이 뒤쪽에 정렬됨으로써, 상기 제품은 스핀들 등에서 야드 상품(yard goods)으로서 감겨질 수 있다.
적어도 하나의 압출 다이가 마이크로-엔지니어링(micro-engineering)(예를 들면, 에칭 기술, 기계적이고 광학적인 마이크로-프로세스(즉, 레이저))에 의하여 제조되는 본 발명의 실질적인 실시예가 특히 양호하다. 이러한 점은 장치의 최소화를 허용함으로써, 상기 제품은 기존의 기계적인 엔지니어링 방법으로 제조되는 압출 다이에서는 성취될 수 없는 것과 같은 크기를 나타낸다.
마이크로-모세관을 발생시키기 위한 방출 노즐의 내부 직경이 100㎛이하, 양호하게는 50㎛이하, 특히 양호하게는 20㎛의 직경을 가지는 것이 본원에서는 적절하다.
본 발명은 상기 압출기 시스템의 기본적인 요소가 20cm이하, 양호하게는 15cm이하, 특히 양호하게는 8cm의 길이를 가지는 정도까지 상기 압출기 시스템을 소형화하는 것을 가능하게 만든다.
여기에서는, 상기 압출기 시스템의 기본적인 요소의 직경은 5cm이하, 양호하게는 3cm이하, 특히 양호하게는 1cm이하인 것이 적절하다.
상기 마이크로-압출기는 가요성으로 사용될 수 있다. 최소 설치 공간을 요구하는 모듈식 구조체를 특징으로 한다. 상기 최소 설치 공간으로 인하여, 특히 본 발명에 따른 혼합 및 방출 챔버(chamber)에서, 상기 마이크로-압출기의 내부 공간을 데드 스페이스(dead space)가 거의 완전히 없는 것으로 실행하는 것이 가능하다. 이러한 점은 아래와 같은 것에 의하여 성취된다.
- 상기 마이크로-압출기의 내부에서 보상 매체를 사용함으로써, 이러한 매체는 마지막 베어링의 시일 바로 뒤쪽에서 상기 혼합 챔버의 시작에 다양한 분리 액체로서 위치되는 것이 양호하고; 이러한 점은 제품의 성분의 비스-아-비스(vis-a-vis) 방출의 공급에서 정확한 압력 보상 및 적절한 압력 제어를 허용한다. 상기 평가 및 조절은 정확한 압력 제어기에 의하여 마이크로-압출기 외부에서 실행된다. 상기 실시예의 장점은 실질적인 베어링이 서서히 처리되고 아무런 제품 접촉이 없는 것으로 보호된다는 것이다.
- 일정하게 감소하는 직경(혼합 챔버로 부터) 또는 대안적으로 일정한 직경을 가지는 단일 관통 샤프트를 사용한다. 이것은 단지 하나의 장착만이 필요하다는 점에서 생산과 관련된 제조에서 유리한 결과를 발생시키고, 또한 이것은 간단한 유지 및 쉬운 자동화 조립을 위하여 보다 높은 레벨의 정확성과 낮은 허용오차(tolerance)은 물론 양호한 실제 구동을 허용한다.
- 상기 마이크로-압출기 내로의 각 성분의 압력이 조절될 수 있으며, 각각의 입구는 공급될 각각의 성분을 위하여 적어도 충분히 높은 압력을 가진다. 결과적으로, 이러한 입구는 성분의 일정한 관통 흐름이 있게 되기 때문에 내부로 부터 막힐 수 없으며; 따라서 백플로우(backflow)의 가능성을 배제시킨다.
- 적절한 시간에서 혼합 및 방출을 실현하기 위하여, 상기 마이크로-압출기의 혼합 및 방출 챔버에서 상기 제품의 단지 최소 필요한 양만을 항상 가진다. 이것은 균일한 질과 연속적인 제품 방출을 성취하기 위하여 상기 성분의 공급 및 트랙킹을 정확하게 제어하는 것을 의미한다.
이러한 측정들은 미리 선택된 형성 및 혼합의 유지를 가지고 거의 100퍼센트의 제품 방출이 성취되도록 허용한다. 이러한 혼합만이 상기 마이크로-압출기의 마지막 섹션에서 및/또는 교환가능한 노즐에서 발생되고; 이것은 혼합된 성분의 어떠한 분리(demixing)도 있을 수 없다는 것을 보장한다. 상기 혼합은 다음과 같은 것에 의하여 실행될 수 있다.
- 샤프트를 통한 회전, 및/또는
-가압된 성분의 접선 공급(tangential supply) 및/또는 가압된 성분의 원주상에 퍼져있는 다중의 접선 공급, 및/또는
-상기 샤프트 및/또는 상기 하우징의 내부벽상에 정적인 혼합 요소.
본 발명은 몇몇 성분들을 높은 정밀도로 혼합시키는 것을 가능하게 만든다. 상기 마이크로-압출기는 일체적인 온도 제어를 나타내고, 이것의 매우 작은 전체 크기로 인하여, 이것은 정지된 포터벌한(portable) 방법으로 사용될 수 있다. 상기 마이크로-압출기의 크기는 전체 시스템이 어떠한 데스크 탑(desk top)상에서도 사용될 수 있도록 선택될 수 있다. 상기 압출기 그 자체는 매우 작게 될 수 있으므로, 이것이 어떠한 자켓의 포켓에도 맞추어 결합된다. 보다 높은 생산을 위하여 다른 크기가 양호할 수 있다. 이러한 방법으로 생산되는 제품들은 밀리미터, 마이크로미터, 나노미터 범위까지로 놓여질 수 있는 방법으로 제조된다.
마이크로-스트랜드 및 압출된 필름을 위해서는 0.5mm 내지 1㎛의 두께가 양호하고, 또한 50nm까지의 보다 낮은 나노미터 범위는 필름용으로 특히 양호하고, 이보다 더 낮게되는 마이크로-스트랜드용으로 양호하다. 마이크로-모세관은 100㎛이하, 양호하게는 50㎛이하, 특히 양호하게는 20㎛이하의 직경으로 제조될 수 있다. 이러한 점은 상기 시스템을 보다 적응성이 있게(flexible) 만든다.
본 발명은 매우 다양한 분야에 사용될 수 있는데, 예를 들면, 최종적이고 제한적인 것은 아니지만, 플라스틱의 압출 및/또는 사출 성형, 섬유 산업에서 섬유를 스피닝하는 압출, 부직포(non-woven)의 제조, 생명 과학 분야, 최소-침입(minimal-invasive) 수술의 프레임 워크내에서의 생물학적 혼화성(biocompatible) 물질의 제조, 전기 통신(telecommunication) 분야, 고무 산업, 밀봉 산업, 및 화학 및 약제 섹터가 있다.
보다 양호한 방법은 다른 청구항에 포함되어 있다. 본 발명은 부가의 장점과 잠재적인 적용(potential application)과 함께, 첨부된 도면의 도면으로서 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 양호한 실질적인 실시예에서의 압출기 시스템의 개략적인 도면.
도 2는 혼합 챔버 및 압출 다이의 제 1의 실질적인 실시예를 나타내는 개략적인 도면.
도 3a 및 3b는 상기 혼합 챔버 및 압출 다이의 제 2의 실질적인 실시예를 나타내는 개략적인 도면.
도 4a 내지 도 4e는 다양한 실질적인 실시예에서 본 발명에 따른 풀링 장치(pulling device)를 간략하고 상세하게 도시하는 도면.
도 5a 내지 도 5e는 도 2에 도시된 압출 다이의 방출 노즐의 다양한 실질적인 실시예를 도시하는 도면.
도 6a는 방출 노즐의 다른 실질적인 실시예와 함께 상기 압출 다이의 다른 실질적인 실시예를 도시하는 도면.
도 6b는 상기 압출기 시스템의 다른 실질적인 실시예를 3차원적으로 그리고 개략적으로 도시하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 상기 방출 노즐을 자동적으로 변경하기 위한 상기 장치의 실질적인 실시예의 개략적인 형태를 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 몇몇의 방출 노즐을 가지는 본 발명의 실질적인 실시예를 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따라서 상기 압출기 시스템의 부가의 실질적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
도 1은, 예를 들면 쓰레드, 섬유, 스트랜드(103) 및/또는 모세관(25)의 형태로 된 매우 다양한 제품을 제조하기 위한 교환가능한(exchangeable) 압출 다이를 가진 압출기 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다. 모세관을 제조하기 위한 다이가 여기에서 예로서 도시되어 있다.
상기 압출기 시스템의 기본적인 요소(1)는 공급 장치(2), 혼합기 장치(3), 트랜스미션(transmission)(7)을 가진 축방향 구동부(6)는 물론, 교환가능한 방출 노즐(5)을 가진 압출 다이(4)를 구비한다. 배제 가스(expulsion gas)(9)와 압력 매체(8)는 상기 공급 장치(2)를 통하여 도입된다. 상기 배제 가스(9)는 가공된 모세관(25)의 중심까지 상기 전체적인 기본 요소(1)를 통하여 도입되어 상기 모세관등을 팽창시킴으로써, 이들은 방출 노즐(5)을 통과함에 있어서 충돌할 수 없다.
예를 들면, 가스인 압력 매체(8)는 도시된 실질적인 실시예에서 보호성` 대기로서 작용하고, 또는 대안적으로 혼화될 수 없는 액체(non-miscible liquid)가 기본적인 요소(1)의 외부에서 압력을 발생시키기 위한 장치(20) 내로 도입된다. 도시된 실질적인 실시예에서, 압력을 발생시키기 위한 장치(20)는 제어 밸브(21)를 거쳐서 연결되는 몇몇의 압력 실린더(32)로 구성된다. 상기 실린더(32)는 급송 공급부(feed supply)(35)는 물론, 상기 유체(8)용 입구(33)와, 공압, 유압 또는 다른 장치로 설계될 수 있는 복귀 공급부(return supply)(34)를 가진다. 상기 장치(20)는 상기 제어부와 상기 시스템의 수단 유닛(instrumentation unit)(19)을 거쳐서 정확하게 제어되는 조정가능한 압력을 발생시킨다. 상기 제어는 빠르게 작용하고 반응하는 압력 센서(23)와 압력 제어기(22)에 의하여 가능하게 이루어진다.
상기 기본적인 물질 또는 모 물질(parent material)(28)은 규정된 압력으로 상기 혼합기 장치(3) 내로 도입된다. 그 다음, 첨가제(additive)(29)와 혼합물(admixture)(30)은 압력(20)을 발생시키기 위한 장치와 유사한 장치 또는 다른 적절한 수단에 의하여 약간 높은 압력에서 상기 혼합기 장치(3)내로 계량(meter)되어서 함께 혼합된다. 상기 혼합물은 압출 다이(4)를 통하여 방출되고, 여기에서 예를 들면 의료용으로 적용하기 위한 적심제(wetting agent), 즉 포름알데히드(formaldehyde) 등과 같은 부가의 성분(31)이 첨가되어 도입된다. 따라서, 이러한 성분(31)은 방출 노즐(5)의 바로 앞에서 계량되고, 그 다음 이것은 방출 노즐(5)로 운반된다. 상기 혼합물(24)을 모니터링하기 위한 소형 센서 및/또는 압력 센서(23)는 상기 혼합기 장치(3)에 정렬된다. 또한, 상기 혼합물(24)을 모니터링하기 위한 센서 및/또는 압력 센서(23)는 재료 성분의 분리에 대한 제어로서 상기 압출 다이(4)와 방출 노즐(5)과 같은 그 뒤에 따르는 유닛에 정렬될 수 있다.
상기 기본적인 요소(1)는 가열/냉각 장치(18)를 또한 구비함으로써, 이들은 여기에서 예를 들면 22℃이하의 실온인 일정한 온도를 발생시키고, 이것은 제어부(19)에 의해 설정되고 제어될 수 있다. 상기 온도는 온도 센서(36)의 도움, 또는 상기 기본적인 요소(1)의 각각의 장치 내에 정렬되는 몇몇의 온도 센서(36)에 의해 모니터된다. 상기 제어부(19)는 이것이 온도를 제어하는 일을 할 뿐만 아니라, 예를 들면 작동기 및 구동부의 제어 및 조정과 같은 상기 압출기 시스템에서 모든 다른 제어 작업을 할 수 있도록 구성된다.
상기 방출 노즐(5)로부터 모세관(25)이 나타난 이후에, 이들은 클로징 장치(10)를 통하여 풀링 장치(11)를 통과하게 되며, 상기 클로징 장치는 방출 노즐(5)을 클로징하기 위한 클로징 메카니즘과, 상기 풀링 장치(11)내로 쓰레드하기 위한 메카니즘을 가진다.
상기 공급 장치(2), 혼합기 장치(3) 및, 교환가능한 방출 노즐(5)을 가지는 압출 다이(4)를 포함하는 완전한 기본 요소(1)는, 발생되는 모세관(25) 또는 상기 배제 가스(9)의 중앙 공급부와 공통 직선(co-linear)으로 있는 축에 대해서 회전가능하게 위치된다. 상기 기본적인 요소(1)의 회전은 트랜스미션을 가진 축방향 구동부(6)에 의해서 구동된다. 이와는 대조적으로, 상기 풀링 장치(11)는 회전을 향상시킬 수 있거나, 회전을 대향 방향으로 역전시킬 수 있다. 동시에, 상기 모세관(25)은 풀링 장치(11)의 도움으로 이것의 발생된 길이를 몇번 스트레치(stretch)할 수 있으며, 이 결과 상기 재료 또는 가교 결합된 구조체는 실질적으로 개량되고 강하게 된다.
상기 모세관의 스트레칭은 센서 및 검출기(26)의 도움에 의해 모니터되고, 이들이 찢어지는(tearing) 것을 방지하기 위하여 상기 제어 및 수단 유닛(19)을 거쳐서 전자적으로 제어된다. 동시에, 상기 모세관 등의 성취되는 강도, 벽 두께, 직경, 균일성 등의 중간적인 품질 제어는 상기 센서(26)를 통하여 실행된다.
바람직한 길이로, 그리고 위에서 언급한 모든 것을 필요한 두께 또는 벽 두께로 스트레칭 및 트위스팅한 이후에, 상기 발생된 모세관(25)은 직접적으로 사용될 수 있는데, 즉 상기 압출기 시스템은 적용점에 직접 설치된다.
상기 모세관(25)을 내구성의 영구적인 형태로 변형시키는 부가의 가능한 방법이 있다. 이러한 점을 성취하기 위하여 건조 장치(12)가 제공되는데, 여기에서 상기 발생된 모세관(25)은 정밀하게 규정된 잔류 수분 함량까지 건조된다. 이것의 모니터링은 습기 센서(moisture sensor)(27)에 의하여 실행된다. 상기 건조 장치(12) 이후에, 절단 장치(13), 조립 유닛(14c) 및 팩키징 유닛(14d)은 물론 와인딩 장치(winding device)(14a) 또는 폴딩 및 레잉 장치(folding and laying device)(14b)가 필요하다. 이것 이후에, 세계적으로 다양한 형태의 적용(17)에 대하여 적절한 저장부(15) 및 이송부(16)가 쉽게 가능하게 된다. 적절한 사용을 위하여 상기 건조된 모세관(25)을 통과할 수 있도록, 이들을 부가로 처리하는 것이 필요한데, 예를 들면 이들을 의료용으로 적용하기 위해서 축축하게 한다(moisten). 몇몇 상황에서는, 이전된 규정된 습기 함량을 성취하기 위하여 축축하게 적시는 장치(moistening device)(37)가 제공된다.
도 2는 모세관(25)을 제조하기 위한 압출기 시스템의 기본적인 요소(1)의 실질적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 상기 기본적인 요소(1)의 구조가 도시되어 있다. 이것은 배제 가스(9)를 위하여 원주에 대하여 분포되어 있는 입구(46)를 가진 하우징(38), 압력 매체(8), 기본적인/모 물질(28), 첨가제(29), 혼합물(30) 및, 여기에서는 도시되지 않은 가열 및 냉각 시스템(18)의 입구 및 출구는 물론 부가의 구성품(31)으로 구성되어 있다.
상기 하우징(38)은 제조 엔지니어링 설비에 따라서 분리되거나 또는 전체로써 제조될 수 있고, 따라서 마이크로미터 내지 밀리미터의 정도 크기로 있을 수 있는 바람직한 크기는 이것을 위하여 결정적인 것이 된다. 상기 하우징(38)의 외부 디자인은 원통형 및/또는 블록-형(block-shaped)으로 될 수 있다. 상기 하우징(38)은 트랜스미션(7)과 구동부(6)가 고착되어 있는 플랜지 커버(39)로 폐쇄된다. 상기 구동부(6)는 몇몇 위치에서 스텝형상으로 된(stepped) 관통 샤프트(40)를 구동시킨다. 최소 유격(minimal play)을 나타내는 미리하중이 걸린(preloaded) 베어링(41)에 의해서 정확한 회전이 보장된다. 상기 베어링(41)은 적절하게는 슬 라이드 베어링이고, 도시된 상기 시일 팩키지(42)는 부가되는 각각의 물질을 분리하고 또한 베어링(41)을 보호하는 작용을 한다. 상기 관통 샤프트(40)의 정확한 회전을 실현시키기 위하여, 보상 커플링(compensation coupling)(43)이 상기 관통 샤프트(40)와 트랜스미션(7)사이에 제공된다.
상기 기본적인/모 물질(28), 첨가제(28) 및 혼합물(30)이 계량된 이후에, 이들은 상기 관통 샤프트(40) 회전의 도움으로 상기 연결 혼합 섹션(44)에서 혼합된다. 혼합하기 위한 다른 적절한 수단은, 상기 관통 샤프트(40)상에 및/또는 하우징(38)상에 정렬되는 종방향 슬롯 또는 헬리컬 홈 또는 정적인 혼합 요소 형태로 상기 영역에서 상기 관통 샤프트(40)를 구성한다. 마이크로-적용을 위하여, 효과적인 혼합을 성취하도록 적절한 거칠기의 표면을 제조하기에 충분하다.
또한, 상기 혼합(2)을 모니터링하기 위한 일체식 센서는, 상기 제어 및 수단 유닛(19)을 통하여 혼합 작동을 모니터하고 또한 그 영향을 미칠 수 있도록 양호하게는 외부에, 보다 효과적으로는 상기 혼합 섹션(44) 내부에 정렬된다. 상기 혼합 섹션(44)의 끝 바로 직전에, 부가의 성분(31)이 계량되어서, 완전한 혼합물이 노즐 헤드(45)내로 그 경로를 만듬으로써, 상기 노즐 헤드는 예를 들면 교환가능한 헤드로서 교환가능하게 설계되고, 또한 향상된 모세관(25)으로서 방출된다. 대안적으로는, 상기 노즐 헤드(45)는 상기 하우징(38)에 견고하게 연결된다.
상기 향상된 모세관(25)의 제조는 하우징(38)을 통하여 관통 샤프트(40)내로 운반되는 배제 가스(9)에 의하여 지지되고, 내부로부터 상기 모세관(25)을 팽창시키기 위하여 상기 노즐 헤드(45)에 대해 중심까지 있게 된다. 상기 배제 가스(9) 는 가열 및/또는 냉각 매체로서 사용된다. 이것에 대안적으로, 상기 압력 매체(8)가 가열 및/또는 냉각 매체로서 사용될 수 있다. 또한, 상기 압력 매체(8)는 각각 공급되는 제품 성분의 계량에서 변동하는 경우에 보상 매체, 또는 배제 매체로 사용될 수 있다.
도 3a는 강화된 압출 필름(40)을 제조하기 위하여 방출 노즐을 가지는 기본 요소(48)의 다른 실질적인 실시예를 개략적으로 도시하는 측면도이다. 상기에 대안적인 기본 요소(48)는 기본 몸체(49), 상기 기본적인/모 물질(28)의 입구를 위한 커넥팅 플레이트(53)와 구조화된 덕트(51)를 가지는 커버 플레이트(50), 압력 저항 스크류 핏팅(fitting)에 대응되는 적절한 실링 시스템, 및 평탄한 필름 노즐(56)로 구성된다. 또한, 상기 기본적인/모 물질(28)은 제 1의 실질적인 실시예(도 1 참조)에 도시된 바와 같은 압력을 발생시키기 위한 장치(20)의 도움으로 계량된다. 상기 가열 및/또는 냉각 시스템(18)은 기본적인 몸체(49)를 구비한다. 상기 커버 플레이트(50)는 압력 영역(57)과, 상기 압력 영역(57)의 부피보다 더 작은 부피를 가지는 혼합 섹션(58)인 2개의 영역을 나타내고, 또한 첨가제(29), 혼합물(30) 및, 상기 혼합 섹션(58)의 바로 끝에서만 첨가되는 부가의 성분(31)을 위한 입구(46)를 나타낸다.
상기 커버 플레이트(50)에서의 혼합 섹션(58)은 캐터필러(caterpillar) 혼합 원리와 유사한 정적인 혼합 요소(59)를 나타냄으로써, 이러한 혼합 요소(59)는 치형부(tooth-like form)를 가질 수 있다. 대안적으로, 상기 혼합 요소는 서로 다른 기본적인 형태(즉, 각이진, 라운드된, 아치형, 구형, 비구형)를 가지고 유사하게 또는 다르게 구성될 수 있다. 상기 어느 경우에서도, 유사한 구조체는 미러-이미지 구조(mirror-image structure)에 의해서 상기 기본적인 몸체(49)상에 대향된 측부상에 제공된다. 상기 혼합 요소(59)의 구조는 도시된 실질적인 실시예에서 상기 기본적인 몸체(49) 및/또는 커버 플레이트(50)와 견고하고 또한 분할될 수 없게(indivisibly) 연결된다.
도시된 바와 같이, 상기 평탄한 필름 노즐(56)은 기본적인 몸체(48)와 커버 플레이트(50)와 교환가능하게 연결된다. 이것은 예를 들면 서로 다른 필름 두께로 변화되는 것과, 상기 노즐(56)의 어떠한 클로깅 가능성의 경우에도 빠른 세척과 같은 장점을 포함한다. 상기 각각의 교환가능한 노즐(56)은 간단하고 정확하게 조정, 셋트 및 상술된 모든 것이 록크될 수 있는 출구(61))에서 상기 필름(60)의 두께를 위한 대응되는 셋팅 영역(52)을 나타내고, 작동자에 의하여 셋업되거나 또는 상기 처리 제어부(19)의 도움으로 적절한 작동기를 거쳐서 작동적으로 셋트된다.
상기 위치는 대응되는 제어부를 통하여 상기 필름 제조동안에 자동적으로 교정된다. 다른 실질적인 실시예에서, 상기 평탄한 필름 노즐은 또한 상기 커버 플레이트(50)의 고정된 구성품으로 될 수 있다. 동시에, 적절한 노즐 입구쪽과 출구 슬롯(61)까지의 전이 형태가 발견됨으로써, 상기 압력 상태의 동일한 분포가 전체 폭과 길이에 걸쳐서 고려되고, 따라서 적절한 필름(60)이 제조될 수 있다.
강화된 필름(60)의 보다 용이한 제거를 위하여, 부가의 배제 가스 노즐(62)이 상기 평탄한 노즐(56) 내에 설치된다. 도시된 기본적인 요소(48)의 실질적인 실시예에서, 도 1에 볼 수 있는 바와 같이, 센서(여기에서는 도시되지 않은 24,36) 가 상기 기본적인 요소(48) 내부에 제공됨으로써, 이들은 혼합 및 필름 제조 프로세스를 모니터하기 위하여 제어부(19)를 거쳐서 상기 프로세스에 자동적으로 개입될 수 있다. 도시된 본 발명의 실질적인 실시예에서, 마이크로미터 내지 밀리미터의 범위의 두께를 가진 필름(60)은 0.5mm 내지 1㎛의 범위, 그러나 50nm 이하로 제조될 수 있다. 도 1 및 도 4a에 도시된 방출 노즐 뒤쪽에서 상기 풀링 장치의 사용으로써 보다 얇은 두께가 성취될 수 있다.
도 3b는 혼합 장치와 상기 방출 노즐의 압출 다이의 도 3a에서 도시된 실질적인 실시예의 평면도를 나타낸다. 이 도면에서는 상기 기본적인/모 물질(28)의 공급이 어떻게 실현되는지를 명확하게 도시되어 있다. 균일한 유체 압력이 발생되는 방법으로 2개의 압력 실린더(32) 또는 펌프가 밸브(21)를 거쳐서 스위치된다. 이것은 압력 실린더(32)의 속도를 거쳐서 상기 제어 및 수단(19)에 의해 가변적으로 제어된다. 도시된 기본적인 요소(48)의 실질적인 실시예 내부에는 압력 영역(57)이 있는데, 이 영역내부로 상기 기본적인/모 물질(28)이 도 3a에 도시된 바와 같이 도입된다.
상기 혼합 섹션(44)에 대한 전이 영역에서, 상기 첨가제(29) 및 혼합물(30)이 분리된 입구(46)를 거쳐서 부가된다. 첨가제(29)와 혼합물(30)을 적절한 계량 및 혼합 유닛(63)(여기에서는 도시하지 않음)으로써 서로 바람직한 비율로 상기 기본적인 요소(48)의 다른 실질적인 실시예 바깥쪽으로 미리 혼합시키는 것이 동일하게 가능하고, 따라서 이들을 혼합물로서 직접적이거나 또는 이후에 계량하는 것이 가능하다. 상기 첨가제(29)용 입구(46), 혼합물(30) 및 부가의 성분(31)이 동시에 정확하게 결정될 수 있는 적절한 각도에서 흐름방향으로 정렬된다. 상기 기본적인 요소(48)의 각각의 부품들은 서로 압력 밀봉적으로(pressure-tight) 연결되어야만 하지만, 적절하게 설계된 스크류(55)으로써 탈착가능하게(detachable) 되며, 즉 상기 제품과 직접적으로 접촉하게 되는 실링 시스템(54)이 없이 각각의 부품사이에 실링 시스템(54)이 제공된다. 이것에 대안적으로, 예를 들면 밀봉가능한 완전한 하우징이 예를 들면 1회용 유닛(disposable unit)용으로 가능하다. 상기 필름 노즐(56)의 폭은 각각의 적용에 따라서 자유롭게 선택된다. 상기 기본적인 요소(48) 용으로 선택되는 원통형 외부 형태가 여기에 도시된다.
도 4a는 일련으로(in series) 정렬된 2개의 풀링 장치(11)를 간략하게 도시하는 도면이다. 제 1 풀링 장치로서, 상기 모세관(25) 및 다른 실질적인 실시예에서의 스트랜드, 섬유(103) 또는 필름(60)은 기본적인 요소(1,48)의 바깥쪽으로 인발되고, 제 2 풀링 장치로서, 상기 제품(25)이 바람직한 길이와 두께로 인발된다. 이상적으로는, 이러한 풀링 장치(11)는 하우징(64)에 일체식으로 된다.
상기 풀링 장치(11)의 각각은 다음과 같은 특징 및 기능을 가진다.
10개의 흡인 및/또는 압력 그립퍼 유닛(gripper unit)(65)은 상기 제품(모세관(25), 섬유(103) 또는 필름(60))의 안전한 파지(grabbing)를 허용하고, 특히 마이크로미터 이하의 정도의 크기를 가지는 구조에서 상기 제품(25,60,103)의 비파괴적인 분리를 허용한다. 흡인 및/또는 압력 그립퍼 유닛(65)의 수는 적용 영역에 따라서 변화될 수 있다. 제거 방향으로의 이송은 제어가능한 구동부(66)로써 실행되고, 상기 제품 축에 대한 회전 운동은 제어가능한 구동부(67)에 의해서 실행된 다. 이를 위하여, 도 4a에 개략적으로만 도시된 진공 및 가압 공기 공급부(68)가 제공된다. 상기 그립퍼(65)는 조정가능하고 또한 미리 응력이 걸린 길이부 Z(75)를 가지고 컨베이어 벨트(71)상에서 일정한 간격 X(70)으로 고착된다. 하나의 풀링 장치를 위하여, 그립퍼를 구비한 이들 컨베이어 벨트(71a,71b)중의 2개가 정확하게 서로 대향되게 놓여 있으며 또한 역방향으로 회전됨으로써, 제품 접촉의 경우에, 한 쌍의 그립퍼(69)는 한 쌍의 텅(tong)과 같이 제품에 대하여 항상 근접하게 된다. 이러한 장치는 상기 제품-홀딩 그립퍼(65)의 수가 적용에 따라서 변화될 수 있으며 따라서 적어도 한 쌍의 그립퍼(69)가 제품(25,60,103)을 파지하여 유지시키는 방법에서 적합하다. 상기 2개의 그립퍼 컨베이어 벨트(71)사이의 거리 Y(72)는 안전하고 비파괴적인 픽-업을 보장하고 또한 서로 다른 크기로 된 제품(25,60,103)의 배치를 보장할 수 있도록 설정되고 제어될 수 있도록 설계된다. 각 풀링 장치의 상기 그립퍼 컨베이어 벨트(71)의 구동부(66)는 상기 제품(25,60,103)용 조정가능하고 제어가능한 견인력(pulling force)을 발생시키기 위하여 평행하게 연결된다. 상기 견인력은, 적절한 센서, 도시된 실질적인 실시예에서는 토오크 센서(73)와, 광학 제품 모니터링 센서(26) 및, 속도 센서(74)에 의하여 모니터되고, 모세관(25) 또는 다른 적용에서는 상기 섬유(103) 또는 필름(60)의 파열을 방지하기 위하여 공통 제어부(common control)(19)를 거쳐서 조절된다. 각각의 풀링 장치(11)의 중심축은 적절하게는 상기 기본적인 요소(1,48)의 중심축과 일치된다.
도 4b는 상기 모세관(25) 또는 섬유(103)를 픽업하기 위한 단일 그립퍼(65)를 개략적인 형태로 도시하는 도면이다. 도 4b의 상부 반쪽은 측면도를 나타내는 반면에, 저부 반쪽은 평면도를 나타낸다. 상기 측면도에서, 상기 모세관(25)을 픽업하기 위하여 반원형 덕트(76)를 가진 상기 그립퍼(65)가 단면으로 명백하게 도시될 수 있다. 도시된 실질적인 실시예에서, 상기 그립퍼는 2개의 부분으로 제조될 수 있거나, 또는 대안적으로 단일 피스(piece)로 제조될 수 있다.
또한, 상기 덕트(76)는 이것이 기초로 하는 원의 반경의 반 이하가 될 수 있다. 그러나, 이것의 반경은 제조되는 매우 작은 모세관(25)의 파괴 또는 변형을 방지하기 위하여 상기 모세관(25) 또는 섬유(103)의 외부 반경에 대략적으로(roughly) 대응되어야만 한다.
상기 덕트(76)에서, 작은 출구과 흡인 노즐(77)은 진공 및 가압 공기 공급부(68)를 위하여 중심에 정렬되고, 이들 각각은 수직적인 커넥팅 덕트(79)를 통하여 상기 노즐 개구(77)와 연결되는 그립퍼(65)의 제 3 저부에서 수평적인 커넥팅 덕트(78)를 나타낸다.
평면도(도 4b의 저부)에서, 상기 덕트(76)의 노즐(77)의 정렬이 도시될 수 있으며, 따라서 그 수는 제품(25,103)의 크기에 따르지만 기본적으로 자유롭게 선택가능하다. 상기 모세관(25)의 안전한 안내를 보장하기 위하여, 상기 덕트(76)는 전체 그립퍼(65)를 따라서 구동된다. 상기 노즐(77)은 다음과 같이 분포된다: 외부 영역에서는 블로워 노즐(80)로서, 상기 그립퍼(65)의 중앙 부분에서는 흡인 노즐(81)로서 분포된다. 이러한 분포는 노즐(77)에 대하여 새롭게 압출된 모세관(25)의 가능한 긴 부착을 피한게 한다. 대안적으로, 상기 노즐(77)은 블로잉(blowing) 및 흡인 노즐으로 분리되지 않고, 그 대신에 상기 노즐은 언더프레 스(underpressure)(진공)으로서 함께 공급되고, 단지 상기 제품(25,103)을 해제하기 바로 이전에 가압된 공기 거스트(gust)에 노출됨으로써, 상기 그립퍼(65)는 제품(25,103)으로 부터 분리되게 된다.
마이크로미터 또는 나노미터 범위의 크기를 가진 모세관(25) 또는 섬유(103)를 파지하기 위한 그립퍼(65)는 마이크로-엔지니어링 제조 프로세스의 도움으로써 제조된다. 이러한 것은 마이크로-밀링, 마이크로 EDM, 초정밀 가공, 다양한 에칭 방법, 박층 기술, SU-8™ 기술, 스퍼터링(spattering), 코팅 프로세스, 및 LIGA 프로세스를 포함한다.
도 4c는 필름(60)을 픽업하기 위한 각각의 그립퍼(83)를 개락적으로 도시하는 측면도( 도 4c의 상부)와, 위로 부터 본 평면도(도 4c의 하부)이다.
도 4b에 도시된 상기 그립퍼(65)와는 대조적으로, 상기 실질적인 실시예에서, 상기 그립퍼(83)의 표면은 스무스하게(smooth) 됨으로써, 제조된 필름(60)에서도 상기 스무스한 부분을 크러쉬(crush)하거나 또는 굽히지 않는다. 상기 필름 그립퍼(83)의 폭은 제조된 필름 폭보다 작지 않을 수 있으며, 제조된 필름(60)보다 대략 1/3 더 넓게 구성됨으로써, 상기 그립퍼에 대한 필름의 어떠한 오프셋팅(offsetting)도 보상할 수 있다. 상기 노즐(77)은 모서리에서는 블로워 노즐(80)과, 중간 부분에서는 흡인 노즐(81)을 가지고 전체 표면(82)에 걸쳐서 균일하게 분포된다. 대안적으로, 언더프레스로 공급되고 필름이 나가기 바로 전에 압축된 가스 거스트에 노출되는 바로 한가지 형태의 노즐이 제공된다. 상기 그립퍼 표면(82)의 균일성(evenness)은 상기 필름(60)의 어떠한 부착도 배제시키기 위하여 특정의 안티-스틱 코팅(anti-stick coating)에 의하여 부가로 향상된다.
도 4d는 픽업 모세관(25)을 가지는 한 쌍의 그립퍼(69)를 모세관의 운동 방향에 수직인 레벨에서 단면으로 개략적으로 도시하는 도면이다. 상기 흡인력으로 인한 모세관(25)의 부착이 명료하게 나타날 수 있다. 상기 모세관(25)에 대한 손상을 피하기 위하여, 상기 2개의 그립퍼사이의 거리는 서로 크기로 된 모세관이 제조될 때에 변화되어야만 한다.
도 4e는 픽업 모세관(25)을 가지는 한 쌍의 그립퍼(69)를 상기 모세관(25)의 운동방향에 평행한 평면에서 측단면으로 도시하는 도면이다.
도 5a는 강화된 모세관(25)을 제조하기 위하여 도 2에 도시된 기본적인 요소(1)의 노즐 헤드(45)의 가능한 노즐 형태의 단면도이다.
도시된 실질적인 실시예와, 도 5b 내지 5e 및 도 6에 도시된 방출 노즐(45)의 모든 다른 실질적인 실시예는 견고하게 설치된 노즐(45) 또는 교환가능한 노즐(45)로서 실행될 수 있다.
상기 모든 기본적인 요소(1,48)와 이들의 노즐(45,46) 또는 이들의 부품을 1회성 사용을 위한 아이템으로서 실행하는 것이 또한 가능하다. 이러한 점은 연속적인 시리즈 제조용으로 특히 장점이 있다.
상기 노즐(45)은 하나의 피스(piece)로 제조되는 하우징(84) 또는 중앙에서 분할되는 하우징(84)과, 로드 또는 마이크로-로드(47)로서 실행되는 내부 코어를 구비한다.
상기 노즐(45)의 초기에는 입구(46)가 있다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 제품(25)의 출구 바로 전에 이것을 통하여 부가의 성분(31)을 도입하는 것이 가능하다.
상기 노즐 하우징(84)과 로드(47)사이에는, 상기 노즐 출구쪽(87)을 향하여 테이퍼진 방출 챔버(85)로 설계되는 캐비티(cavity)가 있다. 상기 노즐 단부에서의 단면적은 단지 몇 마이크로미터(적용에 따라서)가 될 수 있다. 상기 마이크로-로드(47)는 내부가 완전히 중공으로 될 수 있으므로, 예를 들면 가스, 양호하게는 공기인 매체(9)는 상기 모세관(25)을 팽창시키기 위하여 통과될 수 있다.
도시된 실질적인 실시예에서와 같이, 상기 마이크로-로드(47)는 교환가능한 부분으로서 실행될 수 있으며, 시작점에서-여기에서는 상기 노즐 출구로 부터 이격되게 대면된 부분을 의미한다- 상기 기본적인 요소(1)의 관통 샤프트(40)에 대한 연결부(86)(도 5a에서는 도시하지 않음)를 구비한다.
도시된 실질적인 실시예에서와 같이, 상기 연결부(86)는 플러그 연결부, 양호하게는 원추형, 그러나 스크류 연결부로서 실행될 수 있거나, 대안적으로 용접되거나 또는 적절한 접착제로 접착될 수 있다. 이것은 상기 압출 다이의 나머지에 대하여 상기 로드(47)의 위치를 고정시킨다. 상기 로드의 정확한 중심 위치는 상기 기본적인 요소의 회전 운동의 실질적인 구동시에 결정적인 영향을 가진다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 방출 챔버의 직경은 상기 노즐 출구(87)까지 스텝되는 감소된 스텝으로 된다. 여기에서 적절한 전이 각도를 찾는 것이 필요하며, 또한 동시성의 도움으로써 전이의 적절한 형태를 찾는 것이 필요하다.
또한, 필요한 내부 압력에 대하여 충분한 밀봉성을 갖고서 이것을 안전하게 견딜 수 있는 도 5a에 도시되지 않은 적절한 노즐 체결 및 교환 시스템을 제공하는 것이 필요하다.
상기 방출 노즐(45)은 전통적인 기계적 엔지니어링 프로세스와, 부식 방법, 즉 와이어-컷(wire-cut) EDM 및 캐비티-싱킹(cavity-sinking) EDM, 또는 LIGA 기술(리소그라픽 및 갈바니징 프로세스(lithographic and galvanising process))과 같은 마이크로-엔지니어링 프로세스의 도움으로 제조된다. 밀리미터 및 마이크로미터에서 나노미터까지 다운되는 범위 정도의 크기를 가지는 모세관(25)의 방출 노즐(45)은 마이크로-엔지니어링 프로세스에 의해서 제조될 수 있다.
도 5b는 상기 방출 노즐(45)의 다른 실질적인 실시예를 도시하는 것으로서, 이것은 상기 노즐 팁(87)에서 직접 상기 모세관(25)용의 적절한 제품 방출을 나타낸다. 얕은 각도에서 흐름 방향으로 점 형상을 이루는 상기 로드 또는 마이크로-로드(47)에 측방향 출구 개구(88)가 있고, 이들은 상기 마이크로-로드(47)의 헤드에서 전체 원주 주위에 소정의 간격으로 정렬된다. 대안적으로, 상기 측방향 출구 개구는 하우징(84)에 정렬되거나, 또는 상기 하우징(48) 및 마이크로-로드(47)에 있게 된다. 또한, 압력 매체(8), 상기 배제 가스(9), 상기 기본적인/모 물질(28), 첨가제(29), 혼합물(30)과, 상기 부가적인 성분(31)을 위한 모든 입구(46)가 도시된다. 예를 들면, 상기 혼합(24)을 모니터링하기 위한 센서용의 3개 위치는 상기 혼합 챔버(44)에 도시된다. 상기 마이크로-로드(47)에서의 측방향 출구 개구(88)는, 이들이 배제 매체, 여기에서는 양호하게는 가스의 부가를 통하여 보다 간단하고 보다 균일한 제품 방출을 발생시킬 때에 상기 제품 방출용의 부가의 지지를 제 공한다. 이러한 점은 상기 마이크로-로드상의 부담을 경감시킨다(보다 작은 마찰력, 접착의 회피). 동일한 것이 방출/교환가능한 노즐의 영역에서 상기 하우징의 내부벽에 가능한 부가의 출구 개구를 적용시킨다.
도 5c는 상기 방출 노즐(45)의 부가의 가능한 실질적인 실시예를 도시한다. 도 5b에 도시된 노즐(45)의 실질적인 실시예에 부가하여서, 상기 노즐 하우징(84)에 대한 상기 로드(47)의 위치는 화살표 89a로 도시된 바와 같이 조정가능하다. 이러한 위치선정은 상기 제어 및 수단 유닛(19)의 도움으로 자동적으로 영향을 받게 된다. 상기 모세관의 벽 두께는 제조될 모세관(25)의 코스 방향에서 상기 하우징(84)에 대한 로드(47)의 위치를 거쳐서 설정된다.
도 5d는 상기 방출 노즐(45)의 부가의 실질적인 실시예를 나타낸다. 이것은 강화된 모세관(25)이 제조될 수 있는 짧은 혼합 챔버(44)와 단축된 방출 챔버(85)를 도시한다.
도시된 상기 노즐(45)은 20㎛의 외경을 가지는 노즐 출구 개구(87)를 구비한다. 이러한 노즐은, 예를 들면 모세관용으로서 마이크로미터 범위로 제품을 제조하는데에 특히 적절하다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 실질적인 실시예와 대조적으로, 도 5d는 상기 로드/마이크로-로드(47)의 관통 샤프트(40)에 대한 연결부(86)를 도시한다. 상기 압출 다이의 단축된 구성의 디자인은 제조를 용이하게 한다. 상기 로드는 교환가능한 부품으로서 실행되며, 플러그 연결부로 인하여, 상기 관통 샤프트(40)로부터 쉽게 제거될 수 있다. 이것은 상기 노즐을 보다 쉽게 세척할 수 있기 때문이다. 또 한, 여기에서는 제조될 모세관(25)의 다른 직경을 채택하기 위하여 교환가능한 노즐 헤드(45) 및 교환가능한 마이크로-로드(47)에 의하여 상기 압출기 시스템을 빠르게 전환시키는 것이 가능하다.
도 5e는 방출 노즐(45)의 부가의 실질적인 실시예를 도시한다. 선행된 노즐(45)과 비교하여서 그 차이점은, 여태까지 도시된 것과는 다르게 상기 로드(47)는 헤드(92)에서 플러그 형태를 가진다는 것이다. 상기 플러그는 미세구멍(micropore)(92)을 가지는 다공성 물질로 제조된다. 이것은 보다 균일한 모세관(25)이 상기 내부 영역에서 배출되기 때문이다.
또한, 여기에 위치된 입구(46)와 보다 양호한 이해를 위하여 도면의 평면에서 모든 다른 도시는, 여태까지 도시된 실질적인 실시예와는 다르게 정렬될 수 있다. 부가의 성분(31)은 물론, 기본적인/모 물질(28), 첨가제(29) 및 혼합물(30)용의 입구(46)는 방출 방향(87)에 수직으로 되어 있으며, 상기 관통 샤프트(40)의 영역과 상기 로드(47)의 영역에 정렬되어 있다. 여기에서는, 이들은 기본적인 요소(1) 및/또는 노즐 헤드(45)의 원주 또는 직경 상에 분포되어 있다. 또한, 상기 성분들이 접선방향으로 계량될 수 있도록 각각의 성분의 입구(46)를 정렬시키는 것이 가능하다.
또한, 도 5e는 압력 매체(8)에 부가하여서, 흡인 장치(93)가 또한 상기 모세관(25)을 배출하도록 제공된다. 본 발명에 따라서, 상기 기본적인 요소(1)의 각각의 노즐 헤드(45)의 전방에 위치될 수 있는 흡인 헤드는 서로 다른 직경 범위용으로 상호 교환가능하도록 설계된다. 요구되는 바와 같이, 이것은 기본적인 요 소(48)의 제 2의 실질적인 실시예를 위하여 사용될 수 있지만, 단지 작게 변형된 형태, 즉 필름 두께와 폭에 채택되도록 사용될 수 있다. 상기 흡인 헤드(94)는 흡인 매체의 공급을 위하여 원주상에 분포되는 몇몇의 입구(93a)와, 상기 흡인 매체를 추출하기 위하여 동일한 방법으로 분포되는 출구(93b)를 구비한다. 상기 입구(93a)와 출구(93b)사이에서, 상기 흡인 매체는 방출될 유체를 둘러싸고, 유체가 방출될 수 있도록 유체의 흐름에 이것을 따르게 한다.
도 6a는 강화된 모세관(25)을 제조하기 위하여 도 2와 비교하여서 간략하게 된 방출 노즐(45)과 기본적인 요소(1)의 또 다른 실질적인 실시예를 도시하는 도면이다.
상기 기본적인/모 물질(28)은 첨가제(29)와 혼합물(30)을 가지고 적절한 혼합 및 계량 장치(95)(도 6a에서는 도시하지 않음)에서 혼합되어서, 계속하여 상기 기본적인 요소(1)내로 도입된다. 그 다음, 부가의 성분(31)은 이것의 방출되기 바로 이전에 상기 기본적인 요소(1)내로 계량된다. 이러한 간략화는, 매우 짧은 설치 형태가 도 5d 및 도 5e에 도시된 실질적인 실시예보다는 상기 방출 노즐(45)를 가진 기본적인 요소(1)용으로 선택될 수 있다는 것을 의미한다.
이것의 보다 짧은 설치 형태로 인하여, 노즐(45) 및 로드(47)용으로 나노미터 범위로 있는 크기까지 보다 양호한 제조 엔지니어링 선택이 있게 되고, 이것을 통하여 보다 작은 직경의 모세관(25)이 성취된다. 동일하게, 도 6a에 도시된 실질적인 실시예를 가지는 다른 재료로 부터 필름(60)은 물론, 스트랜드, 쓰레드 및 섬유(103)를 제조하는 것이 가능하다.
상술된 도면에서 도시된 압출기의 실질적인 실시예의 다양한 작동 실행이 가능하다:
한편으로, 상기 기본적인 요소의 고정된 하우징(38)은 회전에 의하여 구동되지 않는 고정된 코어 또는 맨드릴(40,47)과 함께 사용될 수 있다. 상기 코어(40,47)는 출구 노즐(87)의 방향에서 자동적으로 전방으로 이동, 또는 후방으로 이동 또는 예를 들면 실린더(32)인 적용성이 있는 작동 압력 보상 메카니즘(20)에 의하여 진동될 수 있게 된다. 상기 혼합 챔버(44)와 방출 챔버(85)는 실린더 또는 콘(cone)의 자켓으로부터 상기 코어(40,47)과 하우징(84) 사이에 위치된다. 상기 기본적인/모 물질(28), 첨가제(29) 및 혼합물(30)은 이미 도시된 바와 같이 혼합되거나, 또는 방출 챔버(85)내로 각각 계량되며, 상기 부가의 성분(31)은 노즐의 바로 전방에 부가된다.
또한, 상기 기본적인 요소의 회전 하우징(38,84)과, 회전에 의하여 구동되지 않는 고정된 코어(40,47)가 사용될 수 있다.
또한, 도시된 실질적인 실시예의 각각의 요소는 모듈식 원리에 따라서 서로 결합될 수 있다. 또한, 이러한 점은 유지와 세척 작업을 용이하게 한다. 이러한 목적을 위하여, 각각의 조립체는 이들이 고정되거나 및/또는 록크될 수 있는 빠른 록크의 도움으로써 연결될 수 있도록 설계될 수 있다. 부가의 장점은 상기 모듈식 구조에 의하여 상기 압출기의 매우 간단하고, 짧으며 또한 컴팩트한 조립이다. 상기 성분의 공급을 위한 압력 유닛은 물론, 구동 유닛, 베어링, 관통 샤프트, 혼합 및 방출 모듈, 상호교환가능한 노즐, 흡인 유닛, 공통의 하우징(실행을 위하여 분 할되는 것이 또한 가능하다) 및 실링 팩키지와 같은 조립체가 서로 간단하게 결합될 수 있다. 적절하다면, 상기 가열/냉각 시스템, 상기 제어부 및, 필요하다면 모니터링하기 위한 적절한 센서 및 검출기가 부가될 수 있다. 이러한 점은 일련의 제조는 물론, 상기 압출기의 간단하고, 융통성이 있으며 그리고 신속한 조립을 허용한다.
상기 기본적인 요소(1,48)의 배제 가스(9)(이송 유체)는, 이미 설명된 바와 같이 상기 모세관(25)을 팽창시키는 것은 물론, 사용되는 모 물질을 냉각 및 가열하기 위한 다중 적용을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 배제 가스는 제조 공정에서 이미 상기 제품을 건조하는데에 지지를 제공한다. 또한, 상기 배제 가스는 에어로졸(aerosol)의 캐리어(carrier)로서 사용될 수 있으므로, 상기 입자를 혼합하기 위한 부가의 선택이 상기 기본적인 유닛(1) 외부에 제공된다. 그 다음, 상기 배제 가스는 예를 들면 약제의 캐리어로서 사용될 수 있음으로써, 상기 모세관(25)의 외부 영역 또는 다른 제품이 약제용 코팅(medicinal coating)을 구비할 수 있다. 도시된 기본적인 요소(48)에서, 상기 배제 가스는 상기 노즐들이 상부 및/또는 하부 부분내로 일체식으로 된다면, 예를 들면 에어로졸 또는 약제용 분자로써 한쪽으로 및/또는 양쪽으로 코팅을 하기 위하여, 상기 배제 가스 노즐을 통하여 사용될 수 있다. 동일한 방법에서, 서로 다른 종류의 코팅이, 예를 들면 제품의 커버링(covering)을 실현하기 위하여 구현가능하게 된다.
또한, 상기 배제 가스는, 사용되는 모 물질에서 반응을 가속시키는 것은 물론, 예를 들면 모세관(25)의 미리 건조하거나 또는 초기에 건조하기 위한 건조용으 로 사용될 수 있다.
도 6b는 혼합물(30) 및/또는 첨가제(29)를 구비할 수 있는 제품(108)을 직접적으로 도입하기 위하여 본 발명에 따른 압출기 시스템의 실질적인 실시예를 도시한다. 특정의 분사 도관(107)이 여기에서 제공되는데, 상기 기본적인 요소(1,48)가 이것에 일련으로 연결된다. 따라서, 몸체에서는, 한정된 위치에서 스폿 위치(spot location)에서 및/또는 전체 영역에 걸쳐서 상기 제품(108)을 도입하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 6a에 도시된 기본적인 요소(1)는 전기적인 구동부(6)는 없지만 압력(20)을 발생시키기 위한 장치를 구비하여 사용될 수 있다. 그 다음, 도관 형태인 노즐(45)을 통하여, 또는 부가의 도관(107)을 통하여 방출이 영향을 받게 된다. 상기 분사 유닛(106)의 도관(107)은 3.5mm의 외경을 가지는 중공 실린더 형태로 도시되는 실질적인 실시예로 설계된다. 따라서, 적절하게 채택된 분사 도관(107)이 상기 기본적인 요소(48)의 전방에 정렬된다면, 3mm의 최대폭을 가지는 필름(60)을 몸체내로 도입하는 것이 가능하다. 상기 분사 도관(107)의 길이 L은 각각의 적용에 따라서 자유롭게 선택될 수 있다.
도 7a는 상호교환가능한 노즐(45), 교환가능한 로드(47), 흡인 헤드(94) 및 위에서 언급한 적절한 가이드를 구비하는 기본적인 요소(1)의 개략적인 평면도이다. 매우 자유로운 유격으로 되어 있으며 상기 성분들이 축과 함께 정확하게 배향될 수 있도록 하는 정확한 가이드(96,97,98)는 노즐(45)의 자동적인 교환을 위하여 필요하다. 상기 교환가능한 노즐(45), 교환가능한 로드(47) 및 흡인 헤드(94)를 가지는 기본적인 요소(1)는 가이드(96) 상에 설치된다. 상기 노즐(45)을 교환하기 위하여 다음과 같은 운동이 필요하다: 화살표 109의 방향의 제 1 운동에서, 상기 흡인 헤드(94)는 적절한 운동 메카니즘의 도움으로 상기 기본적인 유닛(1)으로 부터 규정된 위치까지 이격되게 이동된다. 제 2 운동으로서, 상기 교환가능한 노즐(45)은 규정된 포인트까지 상기 화살표 110을 따라서 이동되고, 이것으로부터 상기 교환가능한 노즐(45)은 디폿(depot)(90)에서 화살표 111의 방향으로 상기 가이드(97)로 측방향으로 이동된다. 상기 디폿(90)에서, 다른 것 또는 동일한 노즐(45)로의 변화는 수동으로, 또는 양호하게는 자동적으로 실행된다. 이 다음에, 상기 교환가능한 로드(47)용의 핸들링 장치(115)는 화살표 114의 방향으로 제 1 가이드(96)까지 제 3 가이드(98)를 따라서 이동된다.
상기 핸들링 장치(115)에서, 교환가능한 로드(47)로 연장되고 이것을 잡는 그립퍼 메카니즘(116)이 제공된다. 그 운동은 도 7a에서 화살표 113a 및 113b로 도시된다. 이것이 설치된 압축력 센서(117)에 의하여 첵크된 이후에, 회전 운동(112)으로써 1/4 회전이 실행되고, 상기 교환가능한 로드(47)는 느슨하게 된다. 그 다음, 상기 교환가능한 로드(47)는 기본적인 유닛(1)의 관통 샤프트(40)로부터 화살표 113a에 평행하게 회수된다.
상기 화살표 114 방향으로의 이동으로서, 상기 핸들링 장치(115)는 교환가능한 로드용 디폿(91)까지 제 3 가이드 방향(98)상에서 이동한다. 그곳에서, 상기 대응되는 교환가능한 로드(47)가 소정의 위치에서 셋 다운되고, 새로운 로드(47)가 픽업된다. 상기 새로운 성분을 이들의 대응되는 위치에 가져오기 위하여, 상술된 절차는 역방향 시이퀀스(sequence)으로 실행된다. 이런 이후에, 상기 압출기 시스템의 기본적인 요소(1)는 다시 작동을 준비한다. 이러한 변화에 필요한 몇몇 운동에도 불구하고, 상기 자동적이고 매우 정밀한 교환가능한 노즐(45) 및 교환가능한 로드(47)의 교환이 매우 짧은 시간내에 가능하게 된다. 손에 의한 변화는 여기에서 필요한 정밀성을 발생시키지 못하고, 따라서 상당히 긴 시간이 걸리게 된다(비록 이것이 가능할지라도). 상술된 운동(109-114)은 적절한 구동부로써 전기-기계적으로, 그리고 그 대안적으로 적절한 구동부로써 공압적으로 실행된다. 작은 크기의 배경으로서, 마이크로-모터 및 정밀한 트랜스미션이 사용된다. 그 대안으로서, 마이크로-위치선정 시스템이 사용될 수 있고, 대응되게는 보다 큰 크기의 전기 모터 및 위치선정 시스템이 사용될 수 있다. 상기 운동(109-114)과 상기 위치선정은 적절한 센서로써 모니터되고 조정된다.
도 7b는 도 7a에 도시된 장치의 측면도를 나타낸다. 교환가능한 로드(47), 교환가능한 노즐(45) 및 흡인 헤드(94)를 가지는 기본적인 요소(1)는 상기 제 1 가이드(96)상의 하나의 축에 설치됨으로써, 상기 가이드(96)는 상기 기본적인 요소(1)아래에 정렬된다. 그러나, 그 대안적으로, 이것은 각각의 요소상에 정렬될 수 있다. 제 2 운동(110)이 충분하게 실행된다면, 상기 제 3 운동(111)은 단지 상기 교환가능한 로드(47)만이 교환될 때에만 철회될 수 있다.
대안적으로, 상기 운동(109-114)은 상기 기본적인 유닛(1)에 대하여 다음에 분리되게 위치되는 다중축 핸들링 로봇에 의하여 실행될 수 있다. 이러한 것의 전제 조건은 각각의 축방향 포인트 또는 단부 및 타켓 포인트의 제어에서 매우 높은 축방향 정밀도(가능하다면 나노미터 범위)와 정밀한 재생산성(1㎛ 이상의 정밀도)이다. 또한, 터렛 헤드(turret head)의 공지된 원리에 따라서 상기 교환가능한 유닛(118)을 실행하는 것이 가능하다.
도 8a는 하나 위에 다른 것이 정렬되어 있는 3개의 기본적인 요소(48)의 조합을 나타내는 도면이다. 다른 실질적인 실시예에서, 단지 2개 또는 3개 이상의 기본적인 요소가 조합될 수 있다.
도시된 실질적인 실시예에서, 2개의 필름(60)은 풀링 장치(11)를 거쳐서 상기 기본적인 요소(48)(도 8a에서 Ⅰ,Ⅱ, Ⅲ으로 표시됨)로 부터 방출된 이후에 연결되고, 상기 풀링 장치는 균일한 합성 필름(70)을 제조하기 위하여 스티라이즈된 형태(stylised form)로만 도시된다. 이런 다음에, 상기 합성 필름(60)은 일련으로 또는 교대로 즉시 사용되게 연결된 건조 모듈(drying module)(12)에서 건조된다.
각각의 필름(60)은 동일하거나 또는 서로 다른 첨가제(29) 및 혼합물(30)로 코팅되거나, 또는 대안적으로 상기 첨가제(29) 및 혼합물(30)이 필름내로 도입된다.
도 8b는 서로 다음번에 정렬되는 3개의 기본적인 요소(1)의 조합을 나타내는 도면이다. 3개의 모세관은 방출된 이후에 상기 풀링 장치(11)를 통과하여, 건조 모듈(12)내에 조인트식으로 건조된다. 대안적으로, 상기 정렬은 스트랜드, 쓰레드, 섬유(103) 및 필름(60)을 제조하기 위하여 사용될 수 있다.
도 8c는 7개의 기본적인 요소(1)(Ⅰ-Ⅶ로 표시됨)의 조합을 위하여 방출 방향에 수직인 방향인 단면으로 도시되는 도면이다. 본 발명에 따라서, 상기 기본적 인 요소(1)의 매우 작은 크기를 기초로 하여서, 많은 수의 기본적인 요소(1)가 매우 작은 공간내에 자리잡혀질 수 있다. 이것은 상기 압출기의 작동에서 성취될 수 있기 때문에, 상기 각각의 기본적인 요소(1)에 대한 공급부로서, 적절하게 자리잡혀져서 공통의 공급 및 압력 유닛(20)를 거쳐서 작동될 수 있기 때문이다.
도 9a는 본 발명의 부가의 실질적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도시된 장치는 본 발명에 따라서 2개의 기본적인 요소(1)로 구성되는데, 대안적으로는 2개 이상의 기본적인 요소(1)가 구현될 수 있는데, 몇몇의 방출 노즐(45)이 공간적인 분포에 정렬되고, 모세관(25) 또는 스트랜드, 쓰레드, 섬유(103)를 위하여 기본적인 요소(1)에, 그리고 필름(60)을 위한 평탄한 필름 노즐(56)에 고정되고 연결가능하다. 예를 들면, 하나의 기본적인 요소(1)의 노즐 헤드(45)에 대한 공간적인 시프팅(shifting)과 이것 위에서의 장착(mounting), 그리고 상기 제 2 기본적인 요소(1)의 노즐 헤드(45)에 대한 공간적인 시프팅과 이것 위에서의 장착은, 모세관(25) 및 필름(60)을 동시에 제조하는 것을 가능하게 만든다. 다른 모든 가능한 조합이 또한 여기에서 가능하다. 이러한 공간적인 시프팅 또는 위치선정을 실현하기 위하여, 반자동 또는 보다 양호하게는 매우 높은 정밀도와 반복 정확성을 가져야만 하는 완전 자동 위치선정 장치가 필요하며, 이것은, 예를 들면 나노미터 범위에서 위치선정의 정확성을 가진 위치선정 장치의 도움으로서 실현될 수 있다.
도 9b는 도시된 기본적인 요소의 가능한 적용과 다른 가능한 실질적인 실시예를 도시하는 개략적인 도면. 브레이드된 스트랜드(braided strand)를 발생시키기 위한 마이크로-스트랜드 장치(99)는 기본적인 요소의 조합으로 부터 형성된다.
도 9b에 도시된 상기 기본적인 요소(99)의 실질적인 실시예에서, 상기 배제 매체(9)는 상기 관통 샤프트(40) 및 로드 또는 마이크로-로드(47)를 통하여 도입되지 않고, 그 대신에 상기 노즐 헤드(45)의 하우징(38)을 통하여 상기 방출 챔버(85)내로 들어간다. 대안적으로, 상기 마이크로-로드(47)는 단축되어져서, 마이크로-로드(47)가 없이 보다 긴 방출 챔버(85)를 발생시킨다. 그 다음, 상기 제품은 스트랜드이고, 상술된 실질적인 실시예에서와 같이 모세관이 아니다.
이것과 관계없이, 기본적인 유닛(1,48,99)는 상기 장치에 사용되고, 이 장치는 수직으로 장착됨으로써, 상기 풀링 장치(11)는 일련으로(도 9b는 이 도면에서 명백하게 위하여 7개의 가능한 풀링 장치(11)중의 단지 3개만이 도시된다) 연결된다. 상기 각각의 스트랜드는 브레이딩 장치(braiding device)를 통하여 연속적으로 통과되어서, 균일하게 브레이드된 스트랜드(104)를 제조하기 위하여 풀링 장치(11)에서 마지막으로 스트레치된다. 이러한 제조 동안에, 상기 기본적인 유닛(99)은 코어, 즉 쓰레드 주위에서 서로에 대하여 교대로 이동되어야만 됨으로써, 스트랜드(104)는 브레이드될 수 있다.
상기 브레이딩 장치(100)에 대안적으로, 트위스팅 장치(102)가 사용됨으로써, 상기 기본적인 요소(1,48 또는 99)는 견고하게 설치되고, 상기 쓰레드(103), 모세관(25) 또는 필름(60)은 서로에 대하여 회전되거나 또는 서로 트위스트된다. 이것은 제품의 향상된 강성을 발생시킨다.

Claims (32)

  1. 적어도 하나의 공급 장치(2), 적어도 하나의 혼합기 장치(3) 및 적어도 하나의 압출 다이(4)를 포함하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템에 있어서,
    압출될 재료를 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸고 있는 유체 흐름(이송 유체)을 발생시키기 위한 적어도 하나의 장치가 제공되고, 상기 유체 흐름은 압출될 재료의 출구 방향에 대하여 실질적으로 평행하게 구동되며, 따라서 상기 유체는 배제 가스에 의하여 발생되는 상기 이송 유체 흐름의 흡인 및/또는 압력에 의하여 상기 압출기 시스템으로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    압출될 재료를 방출하기 위한 압력은 배제 가스에 의하여 제공되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡인 장치는 상기 노즐 출구상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  4. 청구항 1 내지 3중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출 다이(4)의 방출 노즐(5) 또는 그것의 부품들은 상호교환가능한 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 평행한 유체 흐름을 발생시키기 위한 적어도 하나의 장치는 교환가능한 부품 형태로 적어도 부분적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    서로 다른 제품의 직경 범위용으로 교환될 수 있도록 설계되는 흡인 헤드(94)는 상기 기본적인 요소(1)의 각 노즐 헤드(45)의 전방에 정렬되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  7. 청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 있어서,
    계량 변동을 보상하기 위한 적어도 하나의 보상 덕트는 압출될 재료를 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸는 유체 흐름 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  8. 청구항 1 내지 7중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출 노즐(5)의 크기는 형성될 유체가 발생되는 모세관 힘에 의하여 방 출되는 방법으로 조정되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  9. 청구항 1 내지 8중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출 다이(4) 또는 이것의 부품들은 방출 방향의 축에 대하여 모터 구동되게 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 압출기 시스템의 회전가능한 부품은 맨드릴(47)이고, 상기 맨드릴은 압출기 시스템의 단면에 대칭적으로 정렬되어 있고 상기 방출 방향에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  11. 청구항 1 내지 10중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출된 유체를 인출하기 위한 적어도 하나의 풀링 장치(11)는 상기 압출 다이(4)의 방출 노즐(5)의 뒤쪽에 정렬되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    서로 다른 풀링 속도를 가진 적어도 2개의 풀링 장치(11)는 상기 방출 노즐(5)의 뒤쪽에 정렬되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스 템.
  13. 청구항 1 내지 12중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 풀링 장치(11)는 풀링 방향과 평행한 축에 대하여 부가로 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  14. 청구항 1 내지 13중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기 시스템의 기본적인 요소(1,48)는 공급 장치(2), 압력을 발생하기 위한 장치(20), 혼합기 장치(3) 및, 상기 방출 방향의 축에 대하여 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  15. 청구항 1 내지 14중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기 시스템은 유체용의 조절가능한 가열 및 냉각 장치(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  16. 청구항 1 내지 15중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기 시스템은 상기 압출 다이(4)의 뒤쪽에 방출되는 유체용 건조 장치(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  17. 청구항 1 내지 16중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기 시스템은 압출 다이(4)의 뒤쪽에 방출되는 유체용 절단 장치(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  18. 청구항 1 내지 17중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기 시스템은 상기 압출 다이(4)의 뒤쪽에 방출되는 유체용 와인딩 장치(14a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  19. 청구항 1 내지 18중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 압출 다이(4)는 모세관 또는 마이크로 모세관을 제조하기 위한 장치인 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    마이크로 모세관을 제조하기 위한 방출 노즐(5)의 내부 직경은 100㎛이하, 양호하게는 50㎛, 특히 양호하게는 20㎛인 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  21. 청구항 1 내지 18중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 압출 다이(4)는 필름 또는 마이크로필름을 제조하기 위한 장치인 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    0.5mm 내지 1㎛의 두께를 가진 필름이 양호하고, 50nm이하의 두께는 특히 양호한 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  23. 청구항 1 내지 18중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 압출 다이(4)는 스트랜드 또는 마이크로-스트랜드를 제조하기 위한 장치인 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    0.5mm 내지 1㎛의 두께를 가진 마이크로-스트랜드가 양호하고, 몇 나노미터이하의 두께를 가진 마이크로-스트랜드가 특히 양호한 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  25. 청구항 1 내지 24중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템의 기본적인 요소(1,48)는 20cm이하, 양호하게는 15cm이하, 특히 양호하게는 8cm이하의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  26. 청구항 1 내지 25중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템의 기본적인 요소(1,48)는 5cm이하, 양호하게는 3cm, 특히 양호 하게는 1cm이하의 직경을 가지는 것을 특징으로 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  27. 청구항 1 내지 26중 어느 한 항에 있어서,
    클로징 유닛과 적어도 하나의 사출 성형 다이는 상기 방출 노즐(5)의 뒤쪽에 정렬되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 압출기 시스템.
  28. 청구항 1 내지 27중 하나 이상에 따른 압출기 시스템으로 구성되는 인젝터로서,
    제품은 압력을 발생하기 위한 장치(20)의 도움으로 인젝터 도관 형태 또는 부가의 분사 도관(107)에서 노즐(45)을 통하여 방출되는 인젝터.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 분사 도관(107)는 3.5mm의 외경을 가지는 인젝터.
  30. 유체를 압출하기 위한 방법으로서,
    상기 유체는 압출될 재료의 방출 방향에 평행하게 구동되는 제 2 유체(이송 유체)의 흐름의 도움으로 방출되는 것을 특징으로 하는 유체를 압출하기 위한 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    압출될 유체는 마이크로미터 내지 나노미터 범위에서 균일하게 방출되는 유체를 압출하기 위한 방법.
  32. 청구항 30 또는 31에 있어서,
    압출될 재료는 흡인 및/또는 압력에 의하여 방출되고, 따라서 이송 유체의 흐름 성향은 제조될 제품의 흐름 성향보다 더 빠르게 설정되는 유체를 압출하기 위한 방법.
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