KR20100090104A - Screw of extruding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압출 장치의 스크류에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크류의 전단부에 구비되는 스크류 헤드부에 관한 것이다.The present invention relates to a screw of an extrusion apparatus, and more particularly to a screw head provided in the front end of the screw.
일반적으로, 압출 장치는 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형내로 용융된 수지를 주입하는 장치이다.In general, the extrusion device is a device for injecting the molten resin into a mold manufactured to match the shape of the product to be molded.
이러한 압출 장치는 고체 상태의 수지 알갱이를 배럴 내에 설치된 스크류의 회전에 의한 기계적 에너지와 배럴 외부에 장착된 히터에 의한 열에너지에 의해 용융시킨 후 금형 내로 용융수지를 주입 및 고화시켜 원하는 형상의 제품을 얻어낸다.This extrusion device melts the solid resin granules by mechanical energy caused by the rotation of a screw installed in the barrel and thermal energy by a heater mounted outside the barrel, and then injects and solidifies the molten resin into the mold to obtain a product having a desired shape. Serve
배럴 내에 설치된 스크류는 수지 알갱이의 이송 및 용융을 위해 표면에 플라이트를 구비한 바디부 및 금형 내로 용융수지를 주입할 때 수지의 역류를 방지하기 위한 헤드부로 구성된다.The screw installed in the barrel is composed of a body portion having a flight on the surface for conveying and melting the resin grains and a head portion for preventing backflow of the resin when injecting the molten resin into the mold.
일반적인 압출 장치의 작동을 살펴보면, 호퍼(hopper)를 통해 공급된 알갱이 수지를 히터(heater)가 장착된 배럴(barrel)로 투입시킨 후, 유압모터나 전기모터 에 연결된 스크류가 회전하면, 스크류에서 발생하는 전단열과 히터에서 발생하는 열로 고체수지가 용융된다. 용융된 수지는 스크류 헤드부를 통과하여 헤드부의 전단부에 쌓이게 된다.In general operation of the extrusion apparatus, the pellet resin supplied through the hopper is introduced into a barrel equipped with a heater, and when the screw connected to the hydraulic motor or the electric motor rotates, the screw is generated. The solid resin is melted by shear heat and heat generated from the heater. The molten resin passes through the screw head portion and accumulates at the front end of the head portion.
용융수지가 스크류 헤드부의 전단부에 지속적으로 쌓여 계량이 완료되면, 스크류는 회전을 멈추고, 성형조건에 맞는 압력과 속도를 가지고 축방향으로 전진하여 배럴의 배출구를 통해 용융수지를 금형내로 밀어낸다.When the melt is continuously accumulated at the front end of the screw head part and the weighing is completed, the screw stops rotating, advances axially with the pressure and speed suitable for the molding conditions, and pushes the molten resin into the mold through the barrel outlet.
상기와 같은 압출 장치의 스크류 헤드부 내에서 수지의 정체가 발생하면, 수지의 체류시간이 길어져 고분자 분해에 의한 수지의 산화 또는 탄화 현상이 발생할 수 있다. 특히, 가교성 고분자의 경우, 수지의 정체에 의해 조기가교가 발생하게 되어 품질이 극도로 불량해진다. 또한, 스크류 헤드부의 끝단 압력이 낮으면 휘발성 물질의 버블이 발생하기 쉽고, 솔리드 베드 브레이크-업(solid bed break-up) 현상이 발생하여 용융이 원활하지 못하게 된다.When the stagnation of the resin occurs in the screw head portion of the extrusion device as described above, the residence time of the resin is long, the oxidation or carbonization of the resin due to the decomposition of the polymer may occur. In particular, in the case of crosslinkable polymers, premature crosslinking occurs due to the stagnation of the resin, and the quality is extremely poor. In addition, when the pressure at the tip of the screw head portion is low, bubbles of volatile materials are liable to occur, and solid bed break-up may occur, thereby preventing melting.
따라서, 압출 장치에서는 용융수지의 압출시 스크류 헤드부 내의 정체를 억제하여 원활한 수지의 흐름성을 확보함과 동시에 적절한 스크류 헤드압을 확보하여 수지의 역류를 방지하는 것이 무엇보다 중요하다.Therefore, in the extrusion apparatus, it is important to restrain the stagnation in the screw head portion during extrusion of the molten resin to ensure smooth flow of the resin and at the same time to secure an appropriate screw head pressure to prevent the backflow of the resin.
종래에는 스크류 헤드부 내의 원활한 수지 흐름성을 확보하고, 적절한 스크류 헤드압을 형성하기 위해, 스크류 헤드부의 끝단에 봉형태의 구조물을 결합하거나, 플라이트(flight)가 끝나는 지점에서부터 스크류 헤드부의 직경이 커진 후 끝단까지 직경이 선형적으로 감소하는 스크류 헤드부의 구조가 개발되었다.Conventionally, in order to ensure smooth resin flow in the screw head portion and to form an appropriate screw head pressure, the diameter of the screw head portion is increased from the point where the rod-shaped structure is coupled to the end of the screw head portion or the flight ends. The structure of the screw head portion was developed in which the diameter decreased linearly to the rear end.
그러나, 상기 봉형태의 구조물을 결합한 스크류 헤드부는 브레이커 플레이트 및 스크린 메쉬가 있는 압출 장치에 적용하기가 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 직경이 커진후 감소하는 스크류 헤드부는 높은 스크류 헤드압을 얻을 수 있으나, 더 큰 스크류 헤드압을 형성하기 위해서는 직경를 더 크게 늘려 아주 좁은 간극을 유지해야 하므로, 이 부분에서 용융수지의 빠른 속도로 인해 발열에 의한 수지의 산화가 발생할 수 있다. 또한, 수지가 좁은 유로를 지나 갑자기 넓은 유로를 통과함으로써, 스크류 헤드부 및 리듀서(reducer)의 벽면에 정체가 발생하여 수지의 산화 현상이 발생할 수 있다.However, the screw head portion combining the rod-shaped structure has a problem that is difficult to apply to the extrusion device having the breaker plate and the screen mesh. In addition, the screw head portion, which decreases after the diameter is increased, can obtain a high screw head pressure, but in order to form a larger screw head pressure, the diameter of the screw head must be increased to maintain a very narrow gap, so that the molten resin has a high speed. This may cause oxidation of the resin due to heat generation. In addition, when the resin suddenly passes through the narrow passage through the narrow passage, stagnation may occur on the wall of the screw head portion and the reducer, which may cause oxidation of the resin.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스크류 헤드부의 구조를 변경하여 스크류 헤드부 내의 수지의 흐름성을 개선함과 동시에 스크류 헤드압을 적절하게 유지하여 수지의 역류현상을 억제할 수 있는 압출 장치의 스크류를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, by changing the structure of the screw head portion to improve the flowability of the resin in the screw head portion and at the same time maintain the screw head pressure properly to suppress the backflow phenomenon of the resin It is to provide a screw of the extrusion device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류는, 수지가 투입되는 배럴의 내부에 회전할 수 있게 설치되는 압출 장치의 스크류로서, 표면에 플라이트를 구비하는 스크류 바디부; 및 상기 스크류 바디부의 전단에 형성되는 스크류 헤드부를 포함한다. 여기서, 상기 스크류 헤드부는 상기 스크류 바디부로부터 직경이 증가하는 상승 구간, 증가된 직경이 일정하게 유지되는 유지 구간 및 직경이 감소하는 감소 구간으로 이루어진다.Screw of the extrusion device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a screw of the extrusion device that is installed to be rotated in the barrel in which the resin is injected, the screw body portion having a flight on the surface ; And a screw head portion formed at the front end of the screw body portion. Here, the screw head portion is composed of a rising section in which the diameter increases from the screw body portion, a holding section in which the increased diameter is kept constant, and a decreasing section in which the diameter decreases.
또한, 상기 감소 구간은 2개 이상의 기울기로 감소될 수 있다.In addition, the reduction interval may be reduced by two or more slopes.
또한, 상기 감소 구간은 상기 스크류 헤드부에 설치된 리듀서의 내면과 평행하게 감소하는 제1 감소 구간 및 상기 제1 감소 구간보다 큰 기울기로 감소되는 제2 감소 구간으로 이루어질 수 있다.The reduction section may include a first reduction section that is reduced in parallel with the inner surface of the reducer installed in the screw head and a second reduction section that is reduced by a larger slope than the first reduction section.
또한, 상기 스크류 헤드부의 끝단부 직경은 상기 스크류 바디부의 직경의 1/3 내지 1/5일 수 있다.In addition, the end diameter of the screw head portion may be 1/3 to 1/5 of the diameter of the screw body portion.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치는, 수지가 투입되는 호퍼를 구비하는 배럴; 상기 배럴 내에서 회전할 수 있게 설치되며, 표면에 플라이트를 구비하는 바디부 및 상기 바디부의 전단에 형성되는 헤드부를 포함하는 스크류; 상기 헤드부의 외면에 소정 간격으로 이격되어 배치되는 리듀서; 및 상기 리듀서 내에서 상기 헤드부의 전단부에 설치되어 헤드압을 증가시키는 스크린 메쉬를 포함한다. 여기서, 상기 스크류의 헤드부는 상기 스크류의 바디부로부터 직경이 증가하는 상승 구간, 증가된 직경이 일정하게 유지되는 유지 구간 및 직경이 감소하는 감소 구간으로 이루어진다.In addition, the extrusion device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a barrel having a hopper to which the resin is injected; A screw rotatably installed in the barrel, the screw including a body having a flight on its surface and a head formed at a front end of the body; Reducers disposed on the outer surface of the head portion spaced at a predetermined interval; And a screen mesh installed at the front end of the head in the reducer to increase the head pressure. Here, the head portion of the screw is composed of a rising section of increasing diameter from the body portion of the screw, a holding section of maintaining the increased diameter is constant and a decreasing section of decreasing diameter.
본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류는 브레이커 플레이트 및 스크린 메쉬에 의해 형성되는 높은 압력에 의해 발생할 수 있는 수지의 역류 현상을 감 소시킨다.The screw of the extrusion apparatus according to the embodiment of the present invention reduces the backflow phenomenon of the resin which may be caused by the high pressure formed by the breaker plate and the screen mesh.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류는 용융 수지의 체류시간을 줄이고, 낮은 전단력을 유지하면서 스크류 헤드력을 상승시켜 수지의 산화 및 탄화 현상 및 조기 가교 현상을 최소화한다.In addition, the screw of the extrusion apparatus according to the embodiment of the present invention reduces the residence time of the molten resin, while increasing the screw head force while maintaining a low shear force to minimize the oxidation and carbonization phenomenon and early crosslinking phenomenon of the resin.
본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류는 배럴 및 스크류 표면에서의 열전달을 높여 미용융 수지를 용융시킬 수 있다.The screw of the extrusion device according to an embodiment of the present invention can increase the heat transfer in the barrel and screw surface to melt the unmelted resin.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a screw of an extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치(100)는 일측에 수지가 투입되는 호퍼(11)를 구비하는 배럴(10) 및 배럴(10)의 내부에 회전할 수 있게 배치되어 투입된 수지를 이송시키는 스크류(20)를 포함한다. 스크류(20)는 길이 방향을 따라 둘레에 나선형의 플라이트(21)를 구비하는 스크류 바디부(22) 및 스크류 바디부(22)의 전단에 연결되는 스크류 헤드부(23)로 이루어진다.Referring to Figure 1, the
상기 스크류 헤드부(23)의 외측에는 배럴(10)과 연결되는 리듀서(30)가 설치되고, 리듀서(30)의 내부에는 스크류 헤드압을 높임과 동시에 믹싱효율을 높이는 스크린 메쉬(40)가 설치된다. 스크린 메쉬(40)는 스크류 헤드압을 높여 믹싱효율을 높이는 반면 전방의 높은 압력에 의해 호퍼(11)가 설치된 방향으로 용융수지를 역류시켜 수지의 체류시간을 길어지게 한다. 따라서, 스크류 헤드부(23) 끝단에서의 믹싱 효과는 유지하면서 낮은 전단력 하에서 걸리는 높은 압력으로 인해 수지의 역류 현상을 방지하는 구조의 스크류가 필요하다.A
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류(20)는 적절한 스크류 헤드압을 형성시켜 수지의 용융을 원활하게 하고, 배럴(10) 및 리듀서(30) 내의 수지 정체 현상을 감소시키며, 저전단력에서 높은 스크류 헤드압을 얻을 수 있는 구조의 스크류 헤드부(23)를 구비한다.Here, the
도 2는 도 1에 도시된 압출 장치의 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류의 부분 사시도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of the extrusion apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a partial perspective view of a screw of the extrusion apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참고하면, 스크류 헤드부(23)는 상승 구간(S1), 유지 구간(S2) 및 감소 구간(S3)으로 이루어진다.Referring to FIGS. 2 and 3, the
상승 구간(S1)은 스크류 바디부(22)로부터 직경이 증가하는 구간이다. 일례로, 직경의 증가율은 일정(기울기 일정)할 수 있으나, 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The rising section S1 is a section in which the diameter increases from the
유지 구간(S2)는 상승 구간(S1)에서 증가한 직경이 일정하게 유지되는 구간이다. 유지 구간(S2)의 길이는 사용 수지 및 압출 장치의 운전 상황에 따라 적절한 스크류 헤드압이 유지되도록 조절된다.The holding section S2 is a section in which the diameter increased in the rising section S1 is kept constant. The length of the holding section S2 is adjusted to maintain an appropriate screw head pressure in accordance with the resin used and the operating situation of the extrusion apparatus.
즉, 상대적으로 높은 스크류 헤드압을 필요로 하는 상황에서는 유지 구간(S2)의 길이를 늘림으로써, 유지 구간(S2)의 높은 압력으로 인해 스크류 헤드부(23)의 끝단으로부터의 수지 역류 현상을 방지하여 스크류 헤드부(23)내 장시간 체류하는 수지량을 줄일 수 있다. 또한, 유지 구간(S2)에 의해 배럴(10)과 스크류 헤드부(23) 사이에 적절한 간격을 유지함으로써, 낮은 전단력 하에서 압력 상승을 유도하여 전단력에 의한 점성발열을 최소화한다.That is, in a situation where a relatively high screw head pressure is required, the length of the holding section S2 is increased to prevent the resin backflow from the end of the
감소 구간(S3)은 유지 구간(S2)의 직경이 감소하는 구간이다. 감소 구간(S3)은 유지 구간(S2) 뒤에 갑자기 유로가 확장되는 것을 방지하여 스크류 헤드부(23) 표면과 리듀서(30)의 벽면 사이의 정체에 의한 수지의 산화 현상을 최소화한다.The reduction section S3 is a section in which the diameter of the holding section S2 decreases. The reduction section S3 prevents the flow path from expanding suddenly after the holding section S2, thereby minimizing the oxidation of the resin due to stagnation between the surface of the
본 실시예에서, 감소 구간(S3)은 리듀서(30)의 내면과 평행하게 감소하는 제1 감소 구간(S3-1) 및 상기 제1 감소 구간(S3-1)보다 큰 기울기로 감소되는 제2 감소 구간(S3-2)으로 이루어진다. 즉, 제1 감소 구간(S3-1)에서 유로의 간격을 일정하게 유지하고, 제2 감소 구간(S3-2)에서 점진적으로 유로의 간격을 증가시키는 것이다.In the present embodiment, the reduction section S3 is a first reduction section S3-1 that decreases in parallel with the inner surface of the
그러나, 감소 구간(S3)은 본 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 감소 구간은 2개 이상의 점진적으로 커지는 기울기를 가지도록 형성될 수 있으며, 직선이 아닌 곡선으로 이루어질 수도 있다.However, the reduction section S3 is not limited to this embodiment. That is, the reduction section may be formed to have two or more gradually increasing slopes, and may be formed of a curve rather than a straight line.
또한, 스크류 헤드부(23)의 끝단부 직경(D1)은 상기 스크류 바디부(22)의 직경(D2)의 1/3 내지 1/5인 것이 바람직하다. 이는 스크류 헤드부(23)의 전단부에 설치된 스크린 메쉬(40)가 뒤로 밀리는 것을 방지하고, 리듀서(30)의 벽면과 스크류 헤드부(23)의 표면 사이의 간격을 줄이기 위함이다.In addition, it is preferable that the end diameter D1 of the
본 발명의 실시예에 따른 압출 장치(100)는 산화 혹은 탄화에 민감한 수지 즉, 폴리염화비닐(PVC), 가교폴리에틸렌(XLPE), 고무(rubber) 등을 용융 및 이송하는데 적용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류(20)는 스크류 헤드부(23)에서의 역류를 억제하고, 수지의 배럴(10)내 체류시간 증가에 의한 산화를 최소화하고, 낮은 전단력이 발생하도록 하여 전단력에 의한 수지의 산화 발생을 줄이며, 스크류(20) 및 배럴(10)에서의 열전도율을 높여 낮은 전단력 하에서 미 용융된 수지를 용융시킬 수 있다.The
또한, 스크류 헤드부(23)의 감소 구간(S3)에 의해, 리듀서(30)의 벽면과 스크류 헤드부(23)의 표면 사이의 간격을 줄여 갑자기 유로가 넓어지는 현상을 없앤다. 즉, 리듀서(30)와 스크류(20) 사이의 공간이 감소하여 스크류(20)의 표면에 들러붙어 다이 방향으로 흐르지 않고 회전하는 수지를 다이 방향으로 밀어낼 수 있고, 마찬가지로 리듀서(30)의 벽면에 붙어 있는 수지를 다이 방향으로 밀어내어 스크류 헤드부(23)에서의 체류시간을 줄여 수지의 산화를 줄일 수 있다.In addition, the interval between the wall surface of the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 압출 장치의 부분 확대도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of the extrusion apparatus shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압출 장치의 스크류의 부분 사시도이다.3 is a partial perspective view of a screw of the extrusion apparatus according to the embodiment of the present invention.
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JP3122090B1 (en) * | 1999-11-11 | 2001-01-09 | 株式会社日本製鋼所 | Food screw |
-
2009
- 2009-02-05 KR KR1020090009400A patent/KR101563744B1/en active IP Right Grant
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KR101563744B1 (en) | 2015-10-27 |
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