KR20090044829A

KR20090044829A - 압출기용 약품 주입방법 및 장치

Info

Publication number: KR20090044829A
Application number: KR1020070111092A
Authority: KR
Inventors: 이정
Original assignee: 이정
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-05-07
Also published as: KR100917554B1

Abstract

본 발명은 주원료와 약품을 개별적으로 가열한 후 혼합하여 압출성형하므로, 주원료와 약품의 혼합이 원활하게 이루어지며, 약품의 물성치를 변화시키지 않도록 한 압출기용 약품 주입방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

이를 위해, 호퍼에 투입된 주원료를 이송배럴 내부에 투입하고 이송스크루의 구동을 통해 주원료를 금형 방향으로 이송시켜 제품을 압출 성형하되, 제품에 특정한 성질을 부여할 수 있도록 주원료 또는 제품에 약품을 주입하는 방법 및 장치에 있어서, 약품가열장치를 통해 주입하고자 하는 해당 약품을 가열 및 준비하고, 준비된 약품을 이송라인을 통해 이송배럴 중간에 연통 및 투입한다.

상기한 구성에 따라, 약품가열장치를 통해 약품을 개별적으로 가열하여 주원료와 혼합하므로, 녹는 점이 다른 원료를 서로 원활하게 혼합할 수 있는 효과가 있고, 약품의 과열을 방지하여 약품의 물성치가 변화되는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과도 있다.

압출기, 약품, 약품가열장치, 도전성, 난연성.

Description

압출기용 약품 주입방법 및 장치{Method and apparatus for injecting chemicals in extruding machine}

일반적으로, 압출성형이란 원료를 압출기에 공급하고 금형(金型)에서 밀어내어 일정한 모양의 단면을 가진 연속체로 변환하는 성형법을 일컫는다. 이러한, 압출성형은 열가소성수지(熱可塑性樹脂) 특히 폴리에틸렌이나 염화비닐수지 등의 주요한 성형법으로, 압출성형품의 대표적인 것으로는 연질(軟質) 비닐제의 가든호스나 수도용 경질 비닐파이프 ·비닐 피복전선 등을 들 수 있다.

그리고, 사출성형이란 플라스틱의 성형가공법으로 열가소성수지(熱可塑性樹脂)를 성형하는 방법의 중심을 이루고 있다. 이러한 사출성형은 매우 작은 것부터 무게 10kg에 이르는 큰 것까지 성형할 수 있고, 반복해서 사출하여 대량생산을 할 수 있으므로 작업능률이 높고, 특히 최근에는 베이클라이트계(系)의 열경화성(熱硬化性)수지도 부속설비가 고안되어 사출성형을 할 수 있는 추세에 있다.

이와 같은 압출성형 및 사출성형작업을 수행하여 제품을 생산하기 위해서는 보통 압출기 또는 사출기와 같은 기계장치를 사용하게 되는데, 통상의 압출기 구성에 대해 간단하게 살펴보면, 메인프레임 단부에 압출모터부를 장착하고, 상기 압출모터부와 연동되어 회전 구동될 수 있게 이송스크루를 장착하되, 상기 이송스크루는 이송배럴 내부에 기밀 상태로 설치한다.

그리고, 상기 이송배럴 일단부 상부에는 압출성형하고자 하는 주원료를 이송배럴 내부에 투입할 수 있게 호퍼를 장착하고, 상기 호퍼와 근접된 이송배럴 단부에는 이송배럴 내부에 투입되는 주원료를 녹일 수 있도록 히팅장치를 설치하며, 상기 이송배럴의 반대편 단부에는 압출성형에 필요한 압출금형을 장착할 수 있다.

즉, 호퍼를 통해 이송배럴 내부에 주원료를 투입하면, 주원료는 히팅장치를 통해 가열되어 녹게 되고, 이를 이송스크루가 압출금형 방향으로 이송시키게 됨으로써, 압출금형에 의해 제품을 압출 성형할 수 있는 것이다.

이때, 압출성형을 통해 생산되는 제품에는 제품에 착색을 하거나, 제품에 특정한 성질을 부여하기 위해, 주원료에 특정 성질의 약품을 혼합하여 제품을 생산하기도 한다. 즉, 호퍼에 투입되는 주원료에 해당 약품을 함께 혼합하여 압출성형을 진행함으로써, 제품에 약품의 성질을 부여하도록 하는 것이다.

그러나, 통상의 약품들은 그 녹는 온도의 시점이 약 60~120℃ 사이이고, 주원료(일례:PP)의 녹는 시점은 그 이상의 온도인 약 250℃이므로, 약품과 주원료의 녹는 시점이 서로 상이하여 혼합이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다.

특히, 약품의 녹는 점이 주원료의 녹는 점보다 낮은 특성상, 온도 과열로 인 해 약품의 물성치가 확연하게 떨어지거나 변하게 되고, 이로 인해 약품을 주원료와 함께 투입한다 하더라도 약품의 성질을 제대로 발휘할 수 없는 폐단이 발생하였다.

이에, 상기한 문제점을 해결하기 위한 다른 종래 기술로, 약품을 호퍼에서 주원료와 함께 투입하지 않고, 제품이 생산되는 이송배럴 단부에서 약품을 제품 표면에 분사하는 방법을 이용하기도 하였다.

그러나, 상기한 방법은 단순히 제품 표면에 약품을 분사하는 것으로써, 제품 자체 또는 내부에 약품의 성질이 부여되는 것이 아니므로, 표면에 코팅된 약품이 박리되면 약품의 성질을 더 이상 발휘할 수 없게 되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 주원료와 약품을 개별적으로 가열한 후 혼합하여 압출성형을 진행하므로, 주원료와 약품의 혼합이 원활하게 이루어지며, 약품의 물성치를 변화시키지 않으면서 제품에 그대로 부여시킬 수 있도록 한 압출기용 약품 주입방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 약품 주입방법은, 호퍼에 투입된 주원료를 이송배럴 내부에 투입하고 이송스크루의 구동을 통해 주원료를 금형 방향으로 이송시켜 제품을 압출 성형하되, 제품에 특정한 성질을 부여할 수 있도록 주원료 또는 제품에 약품을 주입하는 방법에 있어서, 약품가열장치를 통해 주입하고자 하는 해당 약품을 가열 및 준비하는 약품준비공정과; 준비된 약품을 이송라인을 통해 이송배럴 중간에 연통 및 투입하는 약품투입공정을 포함한다.

또한, 본 발명의 약품 주입장치의 구성은, 호퍼에 투입된 주원료를 이송배럴 내부에 투입하고 이송스크루의 구동을 통해 주원료를 금형 방향으로 이송시켜 제품을 압출 성형하되, 제품에 특정한 성질을 부여할 수 있도록 주원료 또는 제품에 약품을 주입하는 장치에 있어서, 압출기 일측에 구비하여 해당 약품을 교반탱크에서 가열하는 약품가열장치와; 상기 약품가열장치를 통해 가열 준비된 약품을 압출기의 이송배럴 내부에 투입할 수 있게 이송배럴 중간에 연통 설치한 이송라인을 포함한 다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 약품가열장치를 통해 약품을 개별적으로 가열하여 주원료와 혼합하므로, 녹는 점이 다른 원료를 서로 원활하게 혼합시켜 불량 제품의 생산을 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 개별적인 약품 가열을 통해 약품이 과열되는 것을 방지하여 약품의 물성치가 떨어지거나 변화되는 것을 원천적으로 차단하고, 이로 인해 제품의 탈색과 품질 변화를 원천적으로 차단함과 동시에 EPP 압출 발포체에서 도전성 제품, 난연성 제품 및 그 외의 특정 성질의 다른 여러 가지 제품을 자유롭게 제조 및 생산할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 압출기용 약품 주입장치에 대해 도시한 것으로, 크게 압출기(10)와 약품가열장치(20)와 이송라인(30)으로 구성된다.

이하 설명하면, 먼저 압출기(10)는 주원료인 수지(일례:열가소성수지)와 약품을 혼합하여 압출 성형하기 위한 것으로, 간략하게 설명하면 메인프레임(11) 단부에 압출모터부(12)를 설치하고, 상기 압출모터부(12)와 연동되어 회전 구동될 수 있게 이송스크루(14)를 장착하되, 상기 이송스크루(14)는 이송배럴(13) 내부에 기밀 상태로 설치한다.

그리고, 상기 이송배럴(13) 일단부 상부에는 주원료를 투입할 수 있게 호퍼(15)를 장착하고, 상기 호퍼(15)와 근접된 이송배럴(13) 단부에는 주원료를 녹일 수 있도록 히팅장치(부호 생략)를 설치하며, 상기 이송배럴(13)의 반대편 단부에는 압출성형에 필요한 압출금형을 장착한다.

약품가열장치(20)는 상기 압출기(10) 일측에 설치하여, 주원료에 혼합하고자 하는 해당 약품을 교반탱크(21)에서 가열 및 준비하는 역할을 하는 것으로, 상기 약품가열장치(20)는 다시 교반탱크(21)와, 가열장치부(22)와, 진공펌프(23)와, 약품펌프(24)로 구성된다.

설명하면, 교반탱크(21)는 주원료에 약품을 투입하여 교반할 수 있게 중앙 내부에 약품수용부(21a)를 조성하고, 상기 약품수용부(21a) 내부에는 투입된 약품을 교반할 수 있게 교반스크루(21b)를 내장 장착하며, 상기 약품수용부(21a) 외부에는 상기 가열장치부(22)를 통해 순환되는 열매체유가 순환 유입될 수 있게 순환공간부(21c)를 조성한다.

가열장치부(22)는 상기 약품수용부(21a) 내부에 투입된 약품을 가열하는 역할을 하는 것으로, 교반탱크(21) 일측에 설치한다. 이러한, 상기 가열장치부(22)는 상기 순환공간부(21c) 일측 상, 하부에 순환배관(22a)을 각각 연통 장착하여 상기 가열장치부(22)에서 가열된 열매체유를 순환공간부(21c) 내부로 순환 유입될 수 있게 구성한다. 여기서, 상기 열매체유를 가열하는 가열장치부(22)는 그 내부 구성을 상세하게 도시하지는 않았으나, 열매체유를 가열하는 통상의 보일러 시스템이나 그 외의 공지된 가열장치부의 구성이라면 충분한 것이다.

진공펌프(23)는 가열된 약품에 잔존하는 수분 및 불순물 등을 제거하는 역할을 하는 것으로, 상기 교반탱크(21)의 약품수용부(21a) 상부에 연통되게 설치한다. 즉, 상기 진공펌프(23)의 강한 진공 흡입력을 통해 약품 내의 불순물을 흡입 제거하는 것이다.

여기서, 상기 교반탱크(21) 상부 일부에는 약품수용부(21a) 내부에 질소를 투입할 수 있는 질소탱크(25)를 연통 가능하게 더 설치하여, 상기 약품수용부(21a) 내부의 약품이 공기와 접촉되는 것을 원천적으로 차단하는 역할을 한다.

약품펌프(24)는 상기 교반탱크(21) 내부의 약품을 배출하여 압출기(10)로 투입하는 역할을 하는 것으로, 적절하게는 실린더 타입으로 구성한다. 이러한, 상기 약품펌프(24)는 배출배관(24a)에 의해 교반탱크(21) 하단의 약품수용부(21a) 내부에 연통 설치하고, 이송라인(30)에 의해 압출기(10)의 이송배럴(13) 중간에 연통 설치한다.

다음으로, 이송라인(30)은 상기한 바와 같이 압출기(10)의 이송배럴(13)과 약품펌프(24) 사이에 설치하는 것으로, 상기 약품펌프(24)로부터 이송되는 약품을 이송배럴(13) 내부에 투입하는 역할을 한다. 여기서, 상기 이송배럴(13) 단부에 설치되는 이송라인(30)에는 체크밸브(31)를 설치하여 상기 이송라인(30)을 통해 이송되는 약품의 역류를 방지하도록 하고, 이 외에도 가열장치부(22), 진공펌프(23), 약품펌프(24)로 유입되는 파이프들에는 체크밸브(부호 생략)와 같은 밸브들을 각각 설치하여 유량의 이송을 담당하게 된다.

한편, 본 발명의 약품가열장치(20)는 압출기(10)에 투입하고자 하는 약품의 수에 따라 적어도 하나 이상 다수 설치하는 것이 가능하고, 각각의 약품가열장치(20)에서는 각각 이송라인(30)을 구비하여 이송배럴(13) 중간에 각각 연결 설치할 수 있게 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 본 발명에 예시된 약품 주입방법을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

압출기(10)에 약품을 투입하기 위해서는 먼저 약품가열장치(20)를 통해 주입하고자 하는 해당 약품을 가열 및 준비한다. 도 1과 도 2를 통해 보다 상세하게 설명하면, 압출기(10)에 투입하고자 하는 해당 약품을 선정하여 그 약품을 교반탱크(21) 내부에 투입하고, 이를 교반스크루(21b)를 통해 골고루 교반 작업한다(S10). 그리고, 교반탱크(21)를 밀페 상태로 유지시킨 후, 가열장치부(22)를 통해 해당 약품이 녹을 수 있는 정도의 온도로 교반탱크(21) 내부를 가열하여 약품을 녹이게 된다(S20). 즉, 가열장치부(22)에서 열매체유를 가열시키고, 이를 교반탱크(21)의 순환공간부(21c) 내부에 순환시켜 교반탱크(21) 내부의 약품을 가열하는 것이다.

이처럼, 가열 후 진공펌프(23)를 통해 약품 내에 남아 있는 수분 및 불순물을 제거하는 탈포작업을 진행한다(S30). 그리고, 상기 교반탱크(21) 내부에 질소를 투입하여 약품수용부(21a)에 내장된 약품에 공기가 접촉되는 것을 차단한다(S40). 즉, 질소의 비중은 공기보다 무거워 가라앉게 되므로, 약품수용부(21a) 내부에 공기가 잔존하거나 교반탱크(21) 내부의 뚜껑을 개방하는 경우 공기와 약품 사이에 질소가 구비되어 약품에 공기가 접촉되는 것을 차단할 수 있는 것이다.

질소 투입 후, 약품펌프(24)를 구동하여 교반탱크(21) 내부의 약품을 배출배관(24a)을 통해 배출하고, 이를 이송라인(30)으로 이송시켜 약품을 이송배럴(13) 내부에 투입하게 된다(S50). 이때, 압출기(10)는 구동 상태 또는 구동 정지상태에서 약품의 투입과 함께 구동되면서 주원료와 약품을 이송배럴(13) 전방으로 이송시켜 제품을 압출 성형할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 압출기용 약품 주입방법 및 장치는, 녹는점이 높은 주원료는 압출기(10)의 히팅장치(부호 생략)를 통해 가열하여 이송배럴(13)을 통해 이송시키고, 상대적으로 주원료보다 녹는 점이 낮은 약품은 약품가열장치(20)를 통해 개별적으로 가열하여 이송배럴(13)에 투입함으로써, 약품을 적절하게 가열하여 주원료와 약품을 서로 원활하게 혼합시킬 수 있게 된다.

따라서, 원료의 비정상적인 혼합에 의한 제품 불량 문제를 해결할 수 있고, 또한 약품 과열 방지를 통해 약품의 물성치가 떨어지거나 변화되는 것을 원천적으로 차단하여 착색 약품을 혼합하는 경우 제품의 탈색과 품질 변화를 미연에 방지할 수 있게 된다.

특히, 현재에는 EPP 압출 발포체 제품을 생산함에 있어서, 원료에 도전성 또는 난연성 약품을 혼합하여 생산하는 것이 약품 가열에 따른 물성치 변화문제로 인해 개발되지 못하고 있는 실정에 있으나, 본 발명의 약품 주입방법 및 장치를 통해 약품을 개별적으로 가열 및 혼합함으로써, EPP 압출 발포체에서 도전성 제품, 난연성 제품 및 그 외의 특정 성질의 다른 제품을 제조할 수 있으며, 이와 동시에 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

즉, 본 발명에서는 상기 약품가열장치를 압출기에 적용되는 것으로 설명하였으나, 압출기에 한정되는 것이 아니고, 상기 압출기 외에 사출기나 그 외의 약품의 혼합을 통해 제조되는 다른 기계장치에도 사용 가능한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 압출기용 약품 주입장치의 구조를 개략적으로 도시한 정면도,

도 2는 본 발명에 의한 압출기용 약품 주입방법을 순차적으로 나열한 블록도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 압출기 13 : 이송배럴

14 : 이송스크루 20 : 약품가열장치

21 : 교반탱크 21a : 약품수용부

21c : 순환공간부 22 : 가열장치

22a : 순환배관 23 : 진공펌프

24 : 약품펌프 25 : 질소탱크

30 : 이송라인 31 : 체크밸브

S10 : 약품 교반단계 S20 : 약품 가열단계

S30 : 불순물 제거단계 S40 : 질소 투입단계

S50 : 약품 배출단계

Claims

호퍼에 투입된 주원료를 이송배럴 내부에 투입하고 이송스크루의 구동을 통해 주원료를 금형 방향으로 이송시켜 제품을 압출 성형하되, 제품에 특정한 성질을 부여할 수 있도록 주원료 또는 제품에 약품을 주입하는 방법에 있어서,

약품가열장치(20)를 통해 주입하고자 하는 해당 약품을 가열 및 준비하는 약품준비공정과;

준비된 약품을 이송라인(30)을 통해 이송배럴(13) 중간에 연통 및 투입하는 약품투입공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입방법.
제 1항에 있어서, 상기 약품준비공정은,

약품을 교반탱크(21)에 투입하여 교반하는 단계(S10)와;

가열장치부(22)를 통해 교반탱크(21) 내부의 약품을 가열하는 단계(S20)와;

가열 후 약품에 있는 수분 및 불순물을 진공펌프(23)를 통해 제거하는 단계(S30)와;

약품펌프(24)를 통해 교반탱크(21) 내부의 약품을 이송라인(30)으로 배출하는 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입방법.
제 2항에 있어서, 상기 불순물 제거단계(S30) 이 후에는, 교반탱크(21) 내부의 약품이 공기와 접촉되는 것을 차단하도록 교반탱크(21) 내부에 질소를 투입하는 단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입방법.
제 1항에 있어서, 상기 약품가열장치(20)는 적어도 하나 이상 다수 설치하여, 이송배럴(13) 중간에 각각 연통 투입하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입방법.
호퍼에 투입된 주원료를 이송배럴 내부에 투입하고 이송스크루의 구동을 통해 주원료를 금형 방향으로 이송시켜 제품을 압출 성형하되, 제품에 특정한 성질을 부여할 수 있도록 주원료 또는 제품에 약품을 주입하는 장치에 있어서,

압출기(10) 일측에 구비하여 해당 약품을 교반탱크(21)에서 가열하는 약품가열장치(20)와;

상기 약품가열장치(20)를 통해 가열 준비된 약품을 압출기(10)의 이송배럴(13) 내부에 투입할 수 있게 이송배럴(13) 중간에 연통 설치한 이송라인(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입장치.
제 5항에 있어서, 상기 약품가열장치(20)는,

주원료에 약품을 투입하여 교반할 수 있게 중앙 내부에 약품수용부(21a)를 조성한 교반탱크(21)와;

상기 약품을 가열할 수 있게 상기 약품수용부(21a) 외부의 순환공간부(21c)에 순환배관(22a)을 연통 설치한 가열장치부(22)와;

상기 약품에 남아 있는 수분 및 불순물을 제거할 수 있도록 교반탱크(21) 상부에 연통 설치한 진공펌프(23)와;

상기 교반탱크(21) 내부의 약품을 배출하여 이송라인(30)으로 투입시킬 수 있게 교반탱크(21)와 이송라인(30) 사이에 연결 설치한 약품펌프(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입장치.
제 6항에 있어서, 상기 교반탱크(21) 상부에는 내부에 질소를 투입할 수 있는 질소탱크(25)를 더 연결 설치한 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입장치.
제 6항에 있어서, 상기 약품가열장치(20)는 적어도 하나 이상 다수 설치하여, 이송배럴(13) 중간에 각각 연결 설치하는 것을 특징으로 하는 압출기용 약품 주입장치.