KR20120013367A - 액체 첨가제의 전달 - Google Patents

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KR20120013367A
KR20120013367A KR1020117026415A KR20117026415A KR20120013367A KR 20120013367 A KR20120013367 A KR 20120013367A KR 1020117026415 A KR1020117026415 A KR 1020117026415A KR 20117026415 A KR20117026415 A KR 20117026415A KR 20120013367 A KR20120013367 A KR 20120013367A
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브라이언 존스
키쓰 벨
앤드류 스튜어트 오버엔드
마크 프로스트
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컬러매트릭스 홀딩즈 아이엔씨.
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Abstract

저장부 조립체(40)는 컨테이너(4), 컨테이너(4)가 장착 및 고정되는 지지 조립체, 및 지지 조립체(42)에 결합된 회전식 전기 진동 기기(44)를 포함한다. 그 컨테이너는 플라스틱 재료를 위한 전단 유동화 첨가제를 보유한다. 저장부 조립체는, 기기(44)의 작동시 컨테이너(4) 및 그 내용물에 적절한 주파수 및 진폭의 진동이 적용되도록 구성된다. 그 결과, 컨테이너 내의 액체 분산물은 전단 유동화되고 컨테이너로부터 분산물의 회수량이 증가된다.

Description

액체 첨가제의 전달{Delivering liquid additive}
본 발명은 액체 첨가제의 전달 및 이에 관한 장치 및 방법에 관한 것이다. 바람직한 실시예들은 액체 착색제(liquid colorant)를 플라스틱 재료로 전달하는 것에 관한 것이다.
플라스틱 재료를 착색하기 위하여 액체 착색제를 이용하는 것은 알려져 있다. 통상적으로, 이것은 사출성형기 또는 압출기와 같은 플라스틱 성형 장비의 프리믹서(premixer) 안으로 액체 착색제를 정확히 투입함으로써 이루어진다. 이러한 시스템의 일 예는 유럽 특허 출원 제99304839.6호 (공개 번호 제0965423호)에 기술되어 있는데, 여기에서는 투입 펌프(dosing pump)가 액체 착색제를 수직으로 변위되는 구김가능한 저장부(collapsible reservoirs)로부터 인출하여 그것을 프리믹서로 전달한다. 공지된 시스템의 다른 일 예는 WO03/035346 에 기술되어 있다.
WO2008/078075 에는 다른 알려진 시스템이 기재되어 있는데, 이것은 액체 착색제의 제조사에 의하여 제공될 수 있는 수용체를 포함하는데, 그 수용체는 플라스틱 재료에의 투입을 위하여 유체가 제어가능하게 인출되는 하류측 저장부에 작동가능하게 연결될 수 있도록 구성된 것이다.
액체 첨가제 또는 착색제는 일반적으로 액체 분산물을 포함하는데, 그 액체 분산물은 높은 저-전단 점도(high low shear viscosity)를 갖도록 조성되며, 이것은 유리하게도 저장된 분산물에 포함된 고형물의 침전율을 저감시켜서 증가된 제품 유통(저장) 안정성을 부여한다. 제품의 저장 중의 고형물 침전은 전달 컨테이너 내에서의 고형 활성제들(착색제들 및/또는 첨가제들)의 계층화(stratification)로 이어지는바, 이것은 재균질화(rehomogenisation)가 없다면 착색제 및/또는 첨가제의 균일한 투입을 이루는데에 있어서의 문제점으로 귀결된다.
불행히도, 우수한 제품 유통 안정성을 위하여 필요한 높은 저전단 점도는 종래의 포장/투입 시스템으로부터의 제품 회수에 있어서의 백분율에 큰 편차를 유발할 수 있고, 이로 인하여 꾸준히 96wt% 이상의 회수를 달성하기 위하여는 작업자가 개입하여 포장재로부터 잔여 제품을 수작업으로 긁어모아야 할 필요가 있을 수 있다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 수용체로부터의 액체 첨가제의 회수율(recovery rate)을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하기 위한 장치에 액체 첨가제를 전달하는 방법이 제공되는바, 그 방법은:
(i) 수용체 내에서 전단 유동화되는 액체 첨가제를 제공하는 단계; 및
(ii) 수용체가 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하는 장치에 작동가능하게 연결된 채로, 수용체로부터 상기 장치 안으로의 액체 첨가제의 통과를 용이하게 하도록 수용체에 진동 움직임을 적용하는 단계;를 포함한다.
상기 액체 첨가제는 플라스틱 재료 안으로 도입되는 것이 요망되는 활성 성분 및 매개체를 포함하는 것이 적합하다. 활성 성분은 상기 매개체 내에 용해될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 활성 성분이 상기 매개체 내의 분산물로서 제공된다. 따라서, 활성 성분은 상기 매개체 내에 일반적으로 용해될 수 없는 것이 바람직하다.
상기 액체 첨가제는 상기 매개체를 15-99wt%, 적절하게는 20-95wt%, 바람직하게는 30-85wt%, 더 바람직하게는 30-70wt%, 특히 40-60wt% 만큼 포함할 수 있다.
상기 액체 첨가제는 상기 활성 성분을 1-85wt%, 적절하게는 5-80wt%, 바람직하게는 15-70wt%, 더 바람직하게는 30-70wt%, 특히 40-60wt% 만큼 포함할 수 있다.
상기 매개체 내의 모든 분산된 고형물들의 총 wt%는 고형물의 1-85wt%, 적절하게는 5-80wt%, 바람직하게는 15-70wt%, 더 바람직하게는 30-70wt%, 특히 40-70wt% 일 수 있다.
활성 성분은 활성 성분이 전달되는 플라스틱 재료의 특성을 조정하도록 이루어질 수 있다. 상기 활성 재료는 플라스틱 재료 안으로 도입될 것이 요망되는 임의의 재료일 수 있고, 착색제, UV 필터, 산소 흡수제, 항균제, 아세트알데히드 소거제, 재가열 첨가제, 항산화제, 광 안정제, 형광 발광제, 프로세스 안정제, 및 난연제가 이에 포함된다. 착색제는 안료 또는 염료를 포함할 수 있다.
바람직한 아세트알데히드 소거제는 안트라닐아미드(anthranilamide)이다. 바람직한 재가열 첨가제는 티타늄 니트라이드(titanium nitride)이다.
상기 첨가제는 바람직하게는 착색제이다. 따라서, 상기 액체 첨가제는 액체 착색제를 포함하는 것이 바람직하다. 착색제는 안료, 염료, 안료들의 조합, 염료들의 조합, 안료들 및 염료의 조합, 안료 및 염료들의 조합, 또는 안료들 및 염료들의 조합일 수 있다. 착색제의 선택은 플라스틱 재료의 고안자에 의하여 요망되는 궁극적인 색상에 따라 정해진다. 색상에 관한 기술은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있다.
착색제는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 다수의 공급원으로부터 상업적으로 입수가능하다. 상업적으로 입수가능한 안료들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있고, 여기에는 유기성 및 무기성 착색 화합물이 포함된다. 상업적으로 입수가능한 염료들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있고, 여기에는 모든 유기성 화합물들이 포함된다. 안료 및 염료의 상업적인 공급원들에는 바스프(BASF), 란크세스(Lanxess), 시바(Ciba), 컬러-켐 인터네셔널(Color- Chem International), 선 케이컬(Sun Chemical), 주하이 스카이하이 케미컬스(Zhuhai Skyhigh Chemicals)와 같은 다국적 기업들이 포함된다.
상기 매개체는 액체 매개체인 것이 바람직하다. 예시적인 액체 매개체에는 미네랄 오일(mineral oils), C9-C22 지방산 에스테르, 에톡시레이티드 C9-C22 지방산 에스테르, 에톡시레이티드 알코올, 및 가소제가 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 가소제는 예를 들어 디부틸 세바케이트(dibutyl sebacate)와 같은 세바케이트 및 아질레이트(azelate), 벤질 벤조에이트(benzyl benzoate)와 같은 에스테르, 디옥틸아디페이트(dioctyladipate)와 같은 아디페이트, 트리에틸 시트레이트(triethyI citrate)와 같은 시트레이트, 에폭시, 2-에틸펙실 디페닐 포스페이트(2-ethylhexyl diphenyl phosphate)와 같은 포스페이트, 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate)와 같은 프탈레이트, 및 클로리네이티드 파라핀(chlorinated paraffins)과 같은 2차 가소제(secondary plasticiser)일 수 있다.
상기 방법은 상대적으로 큰 중간 입자 직경을 갖는 한 가지 이상의 활성 성분을 포함하는 액체 첨가제에 있어서 특히 활용도가 높을 수 있는바, 예를 들어 그 활성 성분은 5 ㎛ 이상의 중간 입자 직경을 갖거나, 20 ㎛ 또는 100 ㎛ 보다 큰 중간 입자 직경을 갖는다. 여기에서 사용되는 d50 입자 크기는 중간 직경인데, 여기에서 체적의 50%는 전술된 d50 보다 큰 입자들로 이루어지고, 그 체적의 50% 는 전술된 d50 값보다 작은 입자들로 이루어진다. 여기에서 설명되는 중간 입자 직경은 d50 입자 크기와 같다.
상기 액체 첨가제는 2 rpm 및 23℃ 에서 브룩필드 점도계를 이용하여 측정된 점도를 가질 수 있는바, 그 값은 20,000cP 보다 크거나, 40,000cP 보다 크거나, 60,000cP 보다 크거나, 또는 80,000cP 보다 크다.
상기 액체 첨가제는 20 rpm 및 23℃ 에서 브룩필드 점도계를 이용하여 측정된 점도를 가질 수 있는바, 그 값은 300,000cP 보다 작거나, 200,000cP 보다 작거나, 100,000cP 보다 작다.
전술된 바와 같이, 상기 액체 첨가제는 적절히 전단 유동화된다. 첨가제는 적어도 1.5, 바람직하게는 적어도 2, 더 바람직하게는 적어도 2.5 의 전술된 바에 의하여 측정된 전단 유동화 지수(STI)를 가질 수 있다. 전단 유동화 지수는 25 미만이거나, 바람직하게는 15 미만이거나, 더 바람직하게는 10 미만일 수 있다.
바람직하게는, 진동 기기로부터 수용체에 진동 움직임이 적용된다. 그 진동 기기는 0.1 Hz 내지 1000 Hz, 바람직하게는 1 Hz 내지 500 Hz, 더 바람직하게는 10 내지 200 Hz 의 작동 주파수를 가질 수 있다.
일부 실시예에서는, 상기 진동 기기가 초음파 진동 주파수로 작동하도록 설계될 수 있다.
상기 진동 기기는 수용체의 베이스(이 베이스는 수용체 밖으로의 액체 첨가제의 통과를 위한 유출부를 포함한다) 상에서 0.01mm 내지 10mm, 바람직하게는 0.05mm 내지 6mm, 더 바람직하게는 0.1 내지 3mm의 고점-고점 변위 진폭을 발생시킬 수 있다.
상기 진동 기기는 수용체 내의 액체에 전단 작용을 부여하도록 구성될 수 있다. 상기 전단 작용은 임의의 선형 또는 회전 방향으로 부여될 수 있는데, 회전 방향이 바람직하다.
진동 기기의 회전축은 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.
상기 진동 기기는 공압식으로 또는 전기식으로 작동될 수 있다.
상기 수용체는 수용체 조립체의 일부부인 것이 바람직한데, 수용체 조립체는 진동 움직임을 수용체에 적용하는 상기 진동 기기를 포함한다. 상기 수용체 조립체는 수용체와 수용체를 위한 지지 수단을 포함하는 것이 바람직한데, 상기 진동 기기는 지지 수단에 작동가능하게 연결된다. 지지 수단은 수용체의 테두리가 안착될 수 있는 평면형 부분을 포함할 수 있다. 그 평면형 부분은 수용체의 유출부가 연장됨에 있어서 통과하는 개구를 포함할 수 있다.
고정 수단은 지지 수단에 수용체를 고정시키기 위하여 제공되는 것이 바람직하고, 그리고/또는 수용체는 진동 기기에 대해 병진 및 회전적으로 고정된다. 따라서, 상기 수용체는 사용시 진동 기기에 대해 상대적으로 회전하거나 다른 방식으로 움직이지 못하는 것이 바람직하다. 상기 고정 수단은 예를 들어 손잡이 파지 부분과 같은, 수용체의 손잡이와 협력하도록 구성될 수 있다. 상기 손잡이는 캠 장치에 의하여 제 위치에 고정되도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 고정 수단은 수용체의 유출부와 협력하도록 구성될 수 있는바, 이로써 래치(latch) 또는 다른 잠금 장치가 그 유출부에 해제가능하게 맞물리게 된다.
상기 수용체 조립체는, 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하는 장치와 함께, 움직임가능한 지지대(예를 들어, 트롤리) 상에 장착되는 것이 바람직한데, 이 수단으로 인하여, 그것은 플라스틱 프로세스 장치(예를 들어, 플라스틱 재료의 압출 또는 사출 성형을 위한 용융 프로세스 장치)를 향하여 또는 그로부터 멀리 움직여질 수 있다. 상기 방법은 플라스틱 프로세스 장치를 선택하는 단계, 및 상기 수용체 조립체가 장착된, 예를 들어 트롤리와 같은 움직임가능한 지지대를 플라스틱 프로세스 장치로부터 이격된 위치로부터 플라스틱 프로세스 장치에 인접한 위치까지 움직이는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수용체는 적어도 1리터, 적합하게는 적어도 5리터, 바람직하게는 적어도 10 리터, 더 바람직하게는 적어도 15 리터, 특히 적어도 20 리터의 체적을 가질 수 있다. 그 체적은 100 리터 이하, 35 리터 미만, 또는 30 리터 미만일 수 있다. 상기 수용체는 적어도 1kg 또는 적어도 10kg 의 액체 첨가제를 포함할 수 있다. 액체 첨가제의 양은 250 kg 미만, 100 kg 미만, 60 kg 미만, 또는 30 kg 일 수 있다.
상기 방법은 수용체로부터 액체를 추출하기 위하여 중력, 진동 전달 수단 또는 펌프 수단을 이용할 수 있는데, 후자의 경우가 바람직하다. 상기 펌프 수단은 예를 들어 연동 펌프와 같은 양 변위 펌프(positive displacement pump)일 수 있다.
여기에서 설명된 진동 움직임은, 어떤 경우에 있어서는 수용체의 비움 중에 계속하여 수용체에 적용될 수 있으나, 간헐적인 작동이 사용되는 것이 유리할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 사실, 오랜 기간에 걸쳐서 지속적인 진동이 사용되면, 제품의 유동성이 불리한 영향을 받을 수 있다. 따라서, 상기 진동 움직임은 간헐적으로 작동되는 것이 바람직하다. 진동 움직임은 적어도 5초, 20초, 또는 1분의 시간 기간 동안 공급될 수 있다. 진동 움직임의 공급 기간들 사이에는 적어도 3분, 4분, 5분, 또는 6분의 지연이 적용될 수 있다. 일부 실시예에서는, 그 지연이 1시간, 2시간, 3시간, 또는 4시간일 수 있다. 수용체가 매우 천천히 배워지는 경우, 그 진동 움직임은 하루에 4번 미만, 3번 미만, 또는 2번 미만으로 적용될 수 있다.
어떤 경우에 있어서는 상기 수용체의 비움을 시작할 때부터 상기 수용체의 비움이 종료되기 까지의 시간이 적어도 2 시간, 적어도 4시간, 또는 적어도 6시간일 수 있다. 그 시간은 12 시간 미만 또는 10 시간 미만일 수 있다.
상기 방법은 수용체로부터 적어도 96wt%, 적합하게는 적어도 97wt%, 바람직하게는 적어도 98wt%, 더 바람직하게는 적어도 99wt%의 액체 첨가제를 제거하도록 사용될 수 있다.
상기 방법은 상기 수용체로부터의 액체 첨가제를 예를 들어 WO2008/078075 에 기술된 저장부와 같은, 상기 장치의 저장부 안으로 전달하는 단계를 포함할 수 있는데, 상기 문헌은 참조로서 여기에 포함된다. 그 저장부는 액체를 플라스틱 재료 안으로 전달하도록 구성된 투입 펌프에 작동가능하게 연결될 수 있는바, 이로써 그 액체가 플라스틱 재료와 혼합될 수 있다. 예를 들어, 상기 투입 펌프는 사출 또는 압출 성형기와 같은 플라스틱 성형 장비의 프리믹서 단계로 액체를 전달하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 액체 첨가제는 열가소성 폴리머를 위한 것이다. 예시적인 열가소성 폴리머에는 폴리올레핀(polyolefins), (에틸렌 글리콜(ethylene glycols) 및 테레프탈 산(terephthalic acids)으로부터 유도된 것(보다 특정적으로는 PET, PBT, 및 PETG)과 같은) 폴리에스테르, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylates), 폴리알킬아크릴레이트(polyalkylacrylates), PVC, ABS, 폴리스티렌(polystyrene), 스티렌 코폴리머(styrene copolymers)가 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 상기 방법은 상기 열가소성 폴리머 안으로 액체 첨가제를 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 액체 첨가제의 수용체로부터 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하기 위한 장치로의 통과를 용이하게 하기 위하여, 전단 유동화 액체 첨가제를 담는 수용체에 진동 움직임을 적용시키는 진동 기기의 용도가 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 전단 유동화 액체 첨가제를 담는 수용체와 조합되어 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하기 위한 장치를 포함하는 조립체가 제공되는데, 이 조립체는 액체 첨가제의 수용체로부터 상기 장치로의 통과를 용이하게 하도록 수용체에 진동 움직임을 적용시키는 진동 기기를 포함한다.
상기 조립체는 바람직하게는 움직임가능한 것이다. 상기 조립체는 움직임가능한 지지대를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 조립체는 제1 위치와 제2 위치 간으로 구름가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 상기 조립체는 바퀴 또는 롤러들을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수용체는 상기 장치의 저장부 안으로 액체 첨가제를 전달하도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 장치는 액체 첨가제를 플라스틱 재료 안으로 투입하기 위하여, 상기 저장부의 하류에 투입 기기(dosing device)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수용체는 상기 장치에 인접하여 분리가능하도록 고정될 수 있는 것이 바람직하다. 그것은 상기 조립체로부터 분리될 수 있다.
상기 수용체는 손잡이를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 손잡이는 수용체를 제 위치에 분리가능하게 고정시키기 위하여 상기 조립체의 일부분과 맞물리도록 구성되는 것이 바람직하다. 손잡이, 예를 들어 손잡이의 파지 부분은 캠 팔로워(cam follower)로서 작용하고 조립체의 일부분인 캠 표면과 닿을 수 있다.
상기 수용체는 수용체 외부로의 액체 첨가제의 통과를 위한 유출부를 포함할 수 있는데, 상기 유출부는 목 부분(neck portion)을 포함한다. 상기 조립체는 수용체를 분리가능하게 제 위치에 고정시키기 위하여 목부분과 분리가능하게 맞물리는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 분리가능하게 맞물리는 수단은, 맞물림 위치와 비-맞물림 위치(non-engaging) 간으로 피봇될 수 있다. 그것은 목 부분에 형성된 고리형 간극 안으로 연장되도록 구성된 수단을 포함할 수 있다. 그것은 상기 고리형 간극 안으로 연장된 플레이트를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수용체가 앞서 설명된 목 부분의 맞물림과 조립체의 일부분과 그 손잡이 둘 다의 맞물림에 의하여 제 위치에 분리가능하게 고정되게 구성된다.
상기 조립체는, 예를 들어 액체 착색제인 액체 첨가제를 담는 수용체를 포함할 수 있다.
상기 조립체는 플라스틱 성형 장비에 작동가능하게 연결될 수 있다.
여기에서 기술된 본 발명 또는 실시예의 임의의 특징 또는 사항은, 임의의 변형을 통하여, 여기에서 설명된 임의의 다른 발명 또는 실시예의 임의의 특징 또는 사항과 조합될 수 있다.
본 발명에 의하여 종래 기술의 문제점이 해결된다.
본 발명에 의하여, 수용체로부터의 액체 첨가제의 회수율(recovery rate)이 향상된다.
이하에서는 하기의 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 특정 실시예들에 관하여 예시적으로서 설명할 것이다.
도 1 은 투입 장치의 개략도이고;
도 2 는 저장부 조립체(reservoir assembly)의 측면도이고;
도 3 은 단면이 부분적으로 도시된 저장부 조립체의 컨테이너를 지지하기 위한 지지 조립체(support assembly)의 평면도이고;
도 4 는 진동이 있는 경우와 진동이 없는 경우에 있어서 색상 분산물들의 범위에 관한 잔류 하중(residual weight) 대 점도 지수(viscosity index)의 그래프이다.
도 1 을 참조하면, 투입 장치(2)는 도 2 및 도 3 을 참조하여 보다 상세히 설명되는 메인 첨가제 저장부 조립체(40)를 포함하는데, 이것은 파이프(6)를 거쳐서 중간 저장부(intermediate reservoir; 8)로 연결되는 실질적으로 견고한 컨테이너(container; 4)를 포함한다. 파이프(6)는 건식 분리 밸브(dry disconnect valve; 10)에 의하여 컨테이너(4)에 연결되고 또한 단순한 나사가 형성된 결합부(simple screw-threaded coupling; 12)를 거쳐서 중간 저장부(8)에 연결된다. 연동 펌프(peristaltic pump; 14)는 컨테이너(4)로부터 저장부(8)로 액체를 펌핑하기 위하여 파이프(6)와 협력한다.
저장부는 파이프(6)와의 소통을 위하여 상측 단부를 향하는 개구(미도시)를 포함하는 플라스틱 백(plastics bag)을 포함한다. 그 하측 단부에는, 저장부(8)가 유체를 투입 펌프(26)로 전달하도록 구성된 유출 튜브(outlet tube; 24)를 포함한다.
투입 펌프(26)는 미리 결정된 양의 유체를 파이프(28)를 거쳐서 프로세스 안으로 전달하도록 구성되는데, 그 파이프(28)는 액체 착색제 형태인 유체를 플라스틱 재료 안으로 전달하도록 조작될 수 있다.
도 2 를 참조하면, 저장부 조립체(40)는 컨테이너(4), 컨테이너(4)가 장착 및 고정되는 지지 조립체(42), 및 지지 조립체(42)에 결합된 회전식 전기 진동 기기(rotary electric vibrator device; 44)(이틀비브라스(Itlvibras) M3/20-so2)를 포함한다. 저장부 조립체는, 기기(44)의 작동시, 적절한 주파수 및 진폭의 진동이 컨테이너(4)와 그 안의 내용물에 가해지도록 구성된다. 그 결과, 컨테이너 내의 액체 분산물은 전단 유동화(shear thinning)되고, 컨테이너로부터의 분산물의 회수가 증가된다.
아래에서는 추가적인 예들 및 상세사항들이 제공된다.
지지 조립체(42)는 컨테이너(4)의 하중을 지지하도록 구성된다. 그것은 원형의 개구(48)를 둘러싸고 한정하는 시트 재료(sheet material)(도 3 참조)로 제작된 평면형의 수평 플랫폼(horizontal platform; 46)을 포함한다. 거꾸로 된 컨테이너(4)의 원형 테두리는 플랫폼(46)에 안착되고 플랫폼(46)에 의하여 지지된다. 컨테이너(4)의 원추형 영역(conical region; 50)은 개구(48)를 통하여 하향으로 연장되어서, 컨테이너의 유출부(52)가 플랫폼(46) 아래에서 개구(48) 내 중앙에 위치된다.
플랫폼(46) 아래에는 단차가 형성되는바, 지지 조립체는 수단(미도시)에 의하여 플랫폼(46)에 견고하게 고정된 평면형 지지 플레이트(support plate; 54)를 포함하고, 플랫폼(46)과 지지 플레이트(54)는 서로 평행하게 연장된다. 지지 플레이트(54)는 원형 개구(48)와 동심을 이루는 원형 개구(56)를 포함하며, 개구(56)는 상대적으로 더 작은 직경을 갖는다. 지지 플레이트(56)는 네 개의 격리 장착부(isolation mount; 58)들에 의하여, 도 1 에 도시된 장치의 다른 요소들을 유지하는 트롤리(trolley)(미도시)의 프레임(미도시)에 고정된다.
기기(44)는 적합한 수단(미도시)에 의하여 지지 플레이트(54) 및 플랫폼(46) 둘 다에 견고하게 고정되어서, 사용시 기기(44)로부터의 진동은 플랫폼 및 지지 플레이트, 그리고 이에 따라 플랫폼 상에 지지된 컨테이너(4)로 전달된다.
사용시 컨테이너(4)는 지지 조립체(42)에 견고하게 고정된다. 이를 위하여, 캠 장치(cam arrangement; 60)가 제공된다. 캠 장치(60)는, 하향으로 연장되고, 내향으로 곡선을 이루며, 또한 원형 개구들(48, 56)과 동심을 이루는 직경과 정렬된 곡면(curved surface; 62)을 갖는다. 그 곡면은 컨테이너(4)의 피봇가능한 손잡이(66)의 손 파지부(hand grip portion; 64)에 의하여 맞물리도록 구성되어, 적합하게 위치된 때에 그 부분(64)은 표면(62)에 있는 우묵부(depression; 68) 내에 안착된다. 또한, 컨테이너(4)의 배출 커넥터(discharge connector; 72)와 맞물리는 포획 장치(catch arrangement; 70)가 제공된다. 특히, 포획 장치는 시트 스틸(sheet steel)로 제작된 평면형 개다리 형태 부재(dog-legged member; 74)를 포함하는데, 이것은 지지 플레이트(54)의 상향으로 향하는 면 상의 지점(76)에서 피봇가능하게 장착되어, 도 3 에 도시된 점선으로 도시된 맞물림해제 위치(disengaged position)와 도 3 에서 실선으로 도시된 맞물림 위치(engaged position) 간으로 피봇될 수 있다. 개다리 형태 부재(74)는, 그 부재의 피봇시에 그것의 입부분(78)이 개구들(48, 56)의 중심을 향하여 움직이도록 위치되는데, 그 위치에서는 배출 커넥터(72)가 사용 위치에 있게 된다. 따라서, 부재(74)와 배출 커넥터(72)는, 사용시에 입부분이 커넥터(72) 주위로 연장되고 또한 그 입부분 주위의 부재(74)의 부위가 배출 커넥터에 한정된 고리형 요부 내에서 연장되도록 구성된다.
컨테이너(4)는 다음과 같이 지지 조립체(42)에 고정될 수 있다. 개다리 형태 부재(74)가 도 3 에 도시된 점선 위치에 있는 상태에서, 컨테이너(4)의 뚜껑이 제 위치에 있는 채로 컨테이너(4)가 거꾸로 되고 개구들(48, 56) 내의 중앙에 위치되어, 컨테이너의 테두리가 플랫폼(46)과 면접촉을 하게 된다. 그 다음, 컨테이너의 손잡이(60)가 피봇(pivot)되고, 손 파지부(64)가 우묵부(68) 내에 안착될 때까지 손 파지부(64)가 표면(62)과 닿아 아래로 내려진다. 그 다음, 개다리 형태 부재(74)가 피봇되어, 그것의 입부분(78)이 배출 커넥터(72) 주위로 연장되고, 부재(74)는 커넥터에 형성된 고리형 요부와 협력한다.
기기(44)가 진동하는 사용시에, 그 진동은 플랫폼(46), 지지 플레이트(54), 및 컨테이너(44)로 전달되어서 그들이 하나처럼 움직인다.
컨테이너(4)로부터의 전단 유동화 액체 분산물의 회수(수율)에 있어서의 실질적인 개선을 제공하기 위하여 저장부 조립체(40)가 사용될 수 있다.
조성물(formulation)이 전단 유동화되고 있는지의 여부를 판별하기 위한 간단한 시험은, 23℃ 및 두 개의 전단율(shear rate)들에서 그 점도를 측정하는 것이다. 낮은 전단율에서 조성물의 점도가 높은 전단율에서의 점도보다 크다면, 이것은 전단 유동화 거동을 나타내는 것이다. 유체들의 전단 유동화 특성을 비교하기 위하여, 높은 전단 점도에 대한 낮은 전단 점도의 비율로서 정의되는 "전단 유동화 지수"라 불리는 용어가 사용될 수 있다. 이것은, 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer)를 이용하여 낮은 스핀들 속도(예를 들어, 2 rpm)과 높은 스핀들 속도(예를 들어, 20 rpm)에서 조성물의 점도를 측정하고, 다음과 같은 등식에 따라 그 비율을 결정함으로써 간편하게 정해질 수 있다.
전단 유동화 지수(Shear Thinning Index; STI)
= (2 rpm 에서의 점도)/(20 rpm에서의 점도)
예 1 내지 6 에는 저장부 조립체의 작동이 예시되어 있다.
예 1 내지 6
5 rpm (낮은 전단율)과 20 rpm (높은 전단율)에서 각 조성물의 점도를 측정하기 위하여, #6 의 스핀들을 활용하는 브룩필드 DV-II+ 프로그래머블 점도계(Brookfield DV-II+ programmable viscometer) - 모델 유형 RVDV-II+ - 가 사용되었다.
저장부 조립체(40)를 이용하여 이루어질 수 있는 향상된 제품 회수를 보여주기 위하여, 컬러매트릭스 코포레이션(ColorMatrix Corporation)(미국)에서 입수한 다양한 점도와 다양한 범위의 전단 유동화 지수를 갖는 7 가지의 액체 색상 제품이 선택되었다.
동일한 27 리터 컨테이너들이 18.18 kg의 액체 색상 분산물로 채워졌다. 두 개의 개별 컨테이너들은 각 분산물로 채워졌고, 그 컨테이너들은 비워졌으며 진동 기기(44)가 있는 상태와 없는 상태로 평가되었다.
제1 시리즈의 실험에서는, 각 컨테이너로부터 분산물을 펌핑하기 위하여 더 이상의 제품이 제거될 수 없을 때까지 연동 펌프(예를 들어, 도 1 의 펌프(14))가 사용되었다. 그 다음, 그 컨테이너들의 하중이 측정되어 잔류하는 분산물의 양을 결정하였다. 제2 시리지의 실험에서는, 진동 기기가 계속하여 작동된다는 점을 제외하고는 앞선 바와 같이 펌프가 사용되었다. 진동 기기의 작동 주파수는 50 Hz 였고, 고점-고점 변위 진폭은 1.5mm 였다. 더 이상의 제품이 컨테이너로부터 제거될 수 없게 된 후, 잔류하는 분산물의 양을 결정하기 위하여 그 컨테이너들의 하중이 측정되었다. 그 결과는 표 1 에 제공되었다.
예
번호		 밀도 g/cm3 브룩필드 점도 (cP) 전단
유동화 지수 (2/20rpm)		 잔류 제품(kg) 잔류 제품(리터) % 수율(Yield)
2rpm 20rpm 진동 없음 진동 있음 진동 없음 진동 있음 진동 없음 진동 있음
1 1.98 37000 15000 2.5 0.436 0.327 0.221 0.165 97.6% 98.2%
2 1.12 44500 13800 3.2 0.414 0.191 0.371 0.171 97.7% 99.0%
3 1.69 24500 4800 5.1 0.523 0.241 0.309 0.142 97.1% 98.7%
4 2.19 92000 16100 5.7 1.614 0.686 0.735 0.313 91.1% 96.2%
5 1.24 67500 9500 7.1 3.536 0.173 2.863 0.140 80.6% 99.1%
6 1.06 140000 18,600 7.5 5.555 0.368 5.252 0.348 69.5% 98.0%
표 1 의 결과는 도 4 에 그래프에 의하여 도시되었다. 그 도면으로부터, 진동이 없는 컨테이너들 내에 잔류하는 액체 착색제의 잔류 하중이 높고(특히 높은 점도 지수 조성물의 경우), 진동이 사용된 경우의 잔류 하중은 일관되게 낮다는 것을 알 수 있다.
진동이 없는 경우의 컨테이너들 내에 남아 있는 잔류 제품은 414g 부터 5.555kg 까지 상당히 변화가 큰데, 이것은 각각 97.6% 부터 69.5% 까지의 제품 회수 수율에 각각 해당되는 것이다.
진동이 있는 경우, 모든 경우들에 있어서의 잔류 제품이 감소되었는데, 그 범위는 173g 부터 686g 까지였으며, 이것은 각각 99.1% 부터 96.2% 까지의 제품 회수 수율에 해당되는 것이다.
본 발명은 상기 실시예들의 세부 사항들에 의해 제한되지 않는다. 본 발명은 본 출원(첨부된 청구범위, 요약서, 및 도면을 포함함) 내에 기재된 특징들의 임의의 신규한 한가지 또는 임의의 신규한 조합까지 포괄하는 것이며, 또한 여기에 기재된 임의의 프로세스 또는 방법의 단계들 중 임의의 신규한 한 가지 또는 임의의 신규한 조합까지 포괄하는 것이다.
2: 투입 장치 4: 컨테이너
6: 파이프 8: 중간 저장부
10: 건식 분리 밸브 14: 연동 펌프
24: 유출 튜브 26: 투입 펌프
28: 파이프 40: 저장부 조립체

Claims (21)

  1. 플라스틱 재료(plastics material) 안으로 액체 첨가제를 전달하기 위한 장치에 액체 첨가제를 전달하는 방법으로서,
    (i) 수용체(receptacle) 내에 전단 유동화(shear thinning)되는 액체 첨가제를 제공하는 단계; 및
    (ii) 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하는 장치에 수용체가 작동가능하게 연결된 상태에서, 수용체로부터 상기 장치로의 액체 첨가제의 통과를 용이하게 하도록 수용체에 진동 움직임(vibrational motion)을 적용하는 단계;를 포함하는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 첨가제는 플라스틱 재료 안으로 도입될 것이 요망되는 활성 성분(active component) 및 매개체(vehicle)를 포함하는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액체 첨가제는 매개체와 상기 매개체 내의 분산물(dispersion)로서 제공되는 활성 성분을 포함하는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  4. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성 재료(active material)는, 착색제(colourants), UV 필터(UV filters), 산소 흡수제(oxygen absorbers), 항균제(antimicrobial agents), 아세트알데히드 소거제(acetaldehyde scavengers), 재가열 첨가제(reheat additives), 항산화제(anti-oxidants), 광 안정제(light stabilisers), 형광 발광제(optical brighteners), 안정제용 프로세스(process for stabilisers), 및 난연제(flame retardants)로부터 선택되는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  5. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제는 착색제인, 액체 첨가제의 전달 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 매개체는, C9-C22 지방산 에스테르, 에톡시레이티드 C9-C22 지방산 에스테르(ethoxylated C9-C22 fatty acid esterss), 에톡시레이티드 알코올, 및 가소제(plasticizers)로부터 선택되는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 첨가제는 20㎛ 또는 이 보다 큰 중간 입자 직경(median particle diameter)을 갖는 한 가지 이상의 활성 성분을 포함하는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  8. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 첨가제는 20,000 cP 보다 큰 점도(viscosity)를 갖는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  9. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가제는 적어도 1.5 의 전단 유동화 지수(shear thinning index)를 갖는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  10. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 움직임은 1Hz 내지 500Hz 범위의 작동 주파수를 갖는 진동 기기(vibrational device)를 이용하여 적용되는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  11. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 움직임은, 수용체의 베이스(base) 상에서 0.01mm 내지 10mm 인 고점-고점 변위 진폭(PEAK-PEAK displacement amplitude)을 발생시키는 진동 기기를 이용하여 적용되는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  12. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 움직임은 수용체 내의 액체에 대한 전단 작용(shearing action)을 부여하도록 구성된 진동 기기를 이용하여 적용되는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  13. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용체는 수용체에 진동 움직임을 적용시키는 진동 기기를 포함하는 수용체 조립체의 일부분이고, 상기 수용체 조립체는 수용체 및 이를 위한 지지 수단(support means)을 포함하며, 상기 진동 기기는 지지 수단에 작동가능하게 연결되고, 지지 수단은 수용체의 테두리(rim)가 안착되는 평면형 부분을 포함하는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    수용체를 지지 수단에 고정시키기 위하여 고정 수단(securement means)이 제공되고, 그리고/또는 수용체는 진동 기기에 대하여 상대적으로 병진 및 회전에 있어서 고정된, 액체 첨가제의 전달 방법.
  15. 제 15 항에 있어서,
    상기 고정 수단은, 수용체의 손잡이와 협력하도록 구성되고 그리고/또는 수용체의 유출부와 협력하도록 구성된, 액체 첨가제의 전달 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용체 조립체는, 움직임가능한 지지대(movable support) 상에 장착되고, 움직임가능한 지지대에 의하여 플라스틱 프로세스 장치를 향하여 그리고 그로부터 멀리 움직여질 수 있는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  17. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 움직임은 간헐적으로 작동되는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 진동 움직임은 적어도 20초의 시간 기간 동안 공급되고, 진동 움직임의 공급 기간들 사이에는 적어도 6분의 지연(delay)이 있는, 액체 첨가제의 전달 방법.
  19. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 첨가제는 열가소성 폴리머(thermoplastics polymer)를 위한 것인, 액체 첨가제의 전달 방법.
  20. 수용체로부터 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하기 위한 장치로의 액체 첨가제의 통과를 용이하게 하기 위하여, 전단 유동화 액체 첨가제를 담는 수용체에 진동 움직임을 적용하는 진동 기기의 용도.
  21. 전단 유동화 액체 첨가제를 담는 수용체와 조합되어 플라스틱 재료 안으로 액체 첨가제를 전달하는 장치를 포함하는 조립체로서, 상기 조립체는 수용체로부터 상기 장치로의 액체 첨가제의 통과를 용이하게 하기 위하여 수용체에 진동 움직임을 적용하는 진동 기기(vibration device)를 포함하는, 조립체.
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