KR20170080667A

KR20170080667A - 스퀴징-롤러 조립기, 스퀴징-롤러를 포함하는 조립 시스템 및 스퀴징-롤러 조립기의 용도

Info

Publication number: KR20170080667A
Application number: KR1020177015150A
Authority: KR
Inventors: 헬무트 마이도프
Original assignee: 마그 아우토매틱 게엠베하
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-07-10
Also published as: CN107107007B; DE202014008800U1; US11925915B2; EP3215333B1; BR112017009490A2; KR102306132B1; BR112017009490B1; CN107107007A; WO2016070994A1; US20170320031A1; EP3215333A1

Abstract

본 발명은 톱니형 가압롤러(2)와 톱니형 파쇄롤러(3)로 구성된 스퀴징 롤러 쌍(60)을 갖는 스퀴징 롤러 조립기에 관한 것으로, 상기 가압롤러 및 상기 스퀴징롤러의 톱니(4)가 톱니 루트영역(7) 및 톱니 선단 영역(8, 8') 사이에 위치된 톱니 측부(5, 6)를 구비하며, 상기 톱니 루트영역은 상기 톱니 선단영역의 외경(D) 보다 작은 외경(d)를 가지고, 상기 스퀴징 롤러 쌍의 상기 가압롤러 및 상기 스퀴징롤러 중 하나 이상의 톱니 선단 영역은 중앙 스퀴징존(10)을 포함하여 3개의 스퀴징존들(9, 10, 11)을 포함하고, 3개의 스퀴징존들은 상기 중앙 스퀴징존의 영역 내 최소 간격(a)을 갖는 상기 선단 영역 사이의 상이한 간격을 형성하고, 상기 스퀴징 롤러 쌍의 상기 가압롤러 및 상기 스퀴징롤러의 톱니 루트영역 및 상기 톱니 측부의 윤곽이 형성될 조립물 쿠션(12)의 최대 단면적을 형성한다.

Description

스퀴징-롤러 조립기, 스퀴징-롤러를 포함하는 조립 시스템 및 스퀴징-롤러 조립기의 용도{SQUEEZING-ROLL GRANULATOR, GRANULATING SYSTEM COMPRISING SAME, AND USE OF THE SQUEEZING-ROLL GRANULATOR}

본 발명은 톱니형 가압 롤러 및 톱니형 스퀴징 롤러를 갖는 스퀴징 롤러 쌍을 구비한 스퀴징 롤러 조립기(granulator, 造粒機)에 관한 것이다. 가압 롤러 및 스퀴징 롤러의 톱니들은 톱니 루트(tooth root) 영역 및 톱니 선단(tooth tip) 영역 사이에 위치된 톱니 측부(tooth flanks)를 가지며, 톱니 루트영역은 톱니 선단영역의 외경에 비해 작은 외경을 가진다.

플라스틱 소재 조립(造粒) 스트랜드와 유사한 플라스틱 소재를 조립물로 가공하기(granulating) 위한 스퀴징 롤러 조립기의 장치는 독일 공개특허 DE 31 45 614 C2 로 알려져 있고; 특히 둘러싸여진 충전물이 있는 커버링 튜브를 포함할 때, 플라스틱 소재 스트랜드들과 유사한 플라스틱 소재는 이하 플라스틱 스트랜드(Plastic Strand)라고 지칭된다. 공지된 스퀴징롤러 장치는 적어도 하나의 외부 경화 스트랜드를 위한 공급 장치를 포함하고, 공급장치는 평행축 주위에서 서로 반대방향으로 구동 될 수 있는 한 쌍의 롤러로 스트랜드를 가이드한다. 한 쌍의 롤러 중 적어도 하나의 롤러는 플라스틱 소재보다 단단한 소재로 구성되고, 필수적으로 축방향으로 그 둘레에 걸쳐 분포되어 연장되는 돌기를 포함한다. 스퀴징롤러 반경방향의 외측 단부는 가압 롤러의 원통형 표면과 함께 부드럽게 돌아간다. 이 경우, 돌기의 반경방향 외측 표면 영역은 가압롤러에 거의 맞대어 놓이게 되고, 이로써, 그 위치에서, 롤러는 압축력(Prestressing Force)에 의해 정지 상태를 유지하여 플라스틱 스트랜드의 플라스틱 소재는 조림물로 파단된다.

이 장치의 단점은, 서로 다른 어플리케이션을 위해 요구되는 다양한 변형에 맞추어, 충전재를 가진 커버 백으로부터 조립물 쿠션(granulate cushions)을 제조할 수 없다는 것이다.

이러한 요구에 맞추어, 독일 공개특허 DE 103 47 908 A1와 DE 38 32 566 C2 및 공개되고 심사된 독일 공개특허 DE 1 297 525 A는 용기를 형성하는 관형 공압 플라스틱 소재 중 다층 플라스틱 용기를 제조하기 위해 공압출법(Coextrusion Method)을 사용하는 방법과 장치를 개시하였다; 충전 맨드릴은 용기가 공압출된 후, 공압출되고 몰딩된 용기 내로 충전 재를 주입하는 것을 가능하게 한다.

충전 맨드릴을 이용하여 나중에 충전해야 하는 공압출된 용기를 사용하는 이러한 장치의 단점은 몰딩한 공압출된 용기에 사용되는 장치가 복잡하게 설계된다는 것이고, 다음으로 충전 맨드릴을 이용하여 점진적으로 용기를 충전해야 하는 것과, 나중에 용기를 폐쇄해야 하는 것이다. 또한 상대적으로 복잡한 충전 프로세스로 인해, 경제적으로 실행 가능한 제조가 특정 용기 사이즈로부터만 가능하다는 것이다.

또한, 독일 공개 특허 DE 36 22 053 A1는 한 쌍의 축소 롤러(compacting roller)를 갖는 축소 유닛(compacting unit)을 개시하고 있다. 축소 롤러들은, 그들 사이와 스크레이퍼 사이의 성형 경로(forming path)를 생성하기 위해, 교대로 배치된 원주형 돌출부를 갖는다. 스크레이퍼는 성형 롤러의 출구 측에 놓이고, 성형 경로를 향해 배향되고, 이들로부터 멀어 질 수 있다. 따라서 성형 경로에 대한 개방 및 폐쇄가 가능하다. 또한, 축소 유닛은, 내부 원주벽이 외부 표면과 대체적으로 접촉하는 바닥부를 향해 가늘어지는(tapered) 목부(throat part)를 갖는, 공급 요소(feeder element)를 갖는다. 이를 위해, 두 개의 축소 롤러들은 서로에 대하여 반대쪽에 위치된 개별적인 톱니형 표면들을 가지며, 이들은 일 지점을 향해 가늘어 지는 절삭 로드 또는 절삭치부을 이용하여 점으로 가늘어 지지만 뚜렷한 치 선단영역을 갖지는 않는다.

본 발명의 목적은 스퀴징 롤러 쌍을 구비한 스퀴징 롤러 조립기를 제공하는 것이며, 이는 분급된 충전재(portioned filler)를 갖는 커버를 포함하는 조립물 쿠션을 제조 및 밀봉할 수 있다.

이러한 목적은 청구항 1에 따른 특징을 갖는 스퀴징롤러 조립기에 의한 본 발명에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에서 정의된다.

본 발명에 따른 스퀴징 롤러 조립기의 일 실시예는 톱니형 가압롤러와 톱니형 스퀴징롤러로 구성된 스퀴징 롤러 쌍을 가지며; 상기 가압롤러 및 상기 스퀴징롤러의 톱니가 톱니 루트영역 및 톱니 선단영역들 사이에 위치된 톱니 측부를 구비하며; 상기 톱니 루트영역은 상기 톱니 선단영역의 외경 보다 작은 외경를 가지고, 상기 스퀴징 롤러 쌍의 상기 가압롤러 및 상기 스퀴징롤러 중 하나 이상의 톱니 선단영역은 중앙 스퀴징존을 포함하여 3개의 스퀴징존들을 포함하고; 3개의 스퀴징존들은 상기 중앙 스퀴징존의 영역 내 최소 간격을 갖는 상기 톱니 선단영역 사이의 상이한 간격을 형성하고; 상기 스퀴징 롤러 쌍의 상기 가압롤러 및 상기 스퀴징롤러의 톱니 루트영역 및 상기 톱니 측부의 윤곽은, 형성될 조립물 쿠션(12)의 최대 단면적을 형성하고; 최대 충전 용적은 조립물 쿠션이 스퀴징(압착)되는 폭에 따른다.

본 발명에 따른 스퀴징 롤러 조립기의 장점은 한 번의 스퀴징 롤러의 회전으로 다수의 충전재 부분들을 조립물 쿠션 내로 봉입하여 매개물이 꽉찬 방식으로 밀봉하는 것이 가능하다는 것인데, 이는 미리 경화된 스트랜드(strands)를 절단하여 플라스틱 조립물을 만드는 종래의 스퀴징 롤러 조립기로는 달성될 수 없는 것이다. 또한, 충전 맨드릴을 이용하여 용기를 충전하고 이후 컨테이너를 폐쇄하는, 공압출 다중층 컨테이너에 대한 앞서 인용된 공개 특허로부터 공지된 기기들은 대량 생산 규모에서 매개물이 꽉찬 방식으로 정확하게 분할된 양 만큼의 충전 재를 외부 커버 내에 봉입할 수 없다. 오직 하나의 톱니형 스퀴징 롤러를 갖는 스퀴징 롤러 조립기들과 비교할 때의 다른 장점은 본 발명에 따른 스퀴징 롤러 조립기를 이용하여 실질적으로 2 배의 충전재가 각각의 조립물 쿠션(granulate cushion) 내에 봉입될 수 있다는 것이다. 또한, 이로써, 대칭형상 또는 종방향 단면 상에서 실질적으로 대칭인 조립물 쿠션을 제조하는 것이 비교적 용이하게 가능해 지고; 대응하는 상부 및 하부 포락 곡선들(envelope curves)이 대칭적으로 구현되는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 톱니 루트영역은 내림 톱니 측부(falling tooth flank)의 일 단부로부터 오름 톱니 측부(rising tooth flank)의 시작 부분까지 연장되고, 톱니 선단영역은 오름 톱니 측부의 하나의 단부로부터 내림 톱니 측부의 시작부분까지 대응되도록 연장된다. 톱니 선단영역의 3개의 스퀴징 존(squeezing zone)은 공급측을 향하도록 위치된 인입 스퀴징 존과 배출측을 향하도록 위치한 인출 스퀴징 존 및 인입 및 인출 스퀴징 존 사이에 위치하는 중앙 스퀴징 존을 포함한다. 이와 관련하여, 톱니의 인입 및 인출 스퀴징 존은 톱니 측부들에 의해 경계가 정해진다. 또한, 인입 스퀴징존은, 중앙 스퀴징 존을 향해 감소하는 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 사이의 간격을 형성하며 인출 스퀴징존은 중앙 스퀴징 존으로부터 증가하는 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 사이의 간격을 형성한다.

본 실시예는, 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들의 선단영역의 표면들이 서로에 대하여 맞대어 회전함으로써, 충전재로 충전된 공급 커버링 튜브의 충전재가 이동될 수 있고, 이로써 인입 스퀴징 존의 방향으로 인입 밀봉 심(seam)에 대한 매개물이 꽉찬 커버 재료의 용접이 이루어지고 이와 동일한 용융이 매개물이 꽉찬 인출 밀봉 심이 생성되는 톱니 선단영역의 인출 스퀴징 존에서도 이루어진다는, 장점과 연관된다. 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들의 톱니 선단영역 사이에 대한 최소 간격을 갖는 중앙 스퀴징 존에서, 예상 파단점 프로파일(intended breaking point profile)이 형성되며, 여기서 인접한 조립물 쿠션이 서로 분리될 수 있다.

일 실시예에서, 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 오직 하나의 롤러만이 톱니 선단역역 내에 3 개의 스퀴징 존들을 포함할 수 있고, 이때, 스퀴징 롤러 쌍의 두 롤러들 중 다른 하나의 롤러는 개별적으로 매끈하고, 원통형으로 곡면처리된 톱니 선단영역을 가진다. 이는 두 개의 스퀴징 롤러들의 동기화 작동에 대한 작은 편차가 용인될 수 있다는 장점을 가진다.

대안적으로, 스퀴징 롤러 쌍의 두 스퀴징 롤러 모두가 그 톱니 선단영역 내에 3개의 스퀴징 존들을 가지고; 이는 두 개의 스퀴징 롤러들의 회전이 정확하게 동기화됨으로써, 각각의 스퀴징 롤러의 마모가 감소될 수 있고, 이에, 스퀴징 롤러 조립기의 고장 없는 작동 시간을 연장시킬 수 있다. 이는 또한 스퀴징 롤러들 사이의 명확한 간격 치수의 조정을 용이하게 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에서, 스퀴징 롤러 조립기는 동기 장치를 포함하고, 상기 동기 장치는 상기 스퀴징 롤러 쌍의 회전을 동기 시켜 스퀴징 과정 동안 톱니 선단영역이 서로 반대편에 위치되게 한다. 이러한 동기 장치는 두 개의 연동하는 기어들을 포함할 수 있고, 이들은 도 3에 도시된 바와 같이 스퀴징 롤러들의 축상에 장착된다. 대안적으로, 상호보완적으로 작동하는 톱니형 벨트들이 상응하게 구현된 톱니형 벨트 풀리들에 연동되게 하는 것도 또한 가능하다. 한편으로, 스퀴징 롤러들의 축들 사이에서 1:1의 전달 비를 갖는 회전 방향-반전식 변속기를 제공하는 것도 또한 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에 대해서 개별적인 스퀴징 롤러들이 상응하게 동기화되는 개별적인 독립 구동기들에 의해 구동되는 것도 또한 가능하다. 그러한 독립 구동기들에 대한 본질적인 내용은, 예를 들어, 미국 특허 6,612,225로부터 공지되었다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 스퀴징 롤러 조립기는 공압출된 충전재를 갖는 커버링 튜브를 공급하기 위한 공급장치를 가진다. 본 발명에 따른 스퀴징 롤러 조립기는 이에 커버링 소재의 공압출을 통한 다중층 구조의 외부 커버를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 주로, 충전재와 함께 공압출되는 바람직하게 단일층인 커버링 튜브도 생산할 수 있고, 3 개의 스퀴징 존들을 내 톱니 선단영역을 갖는 특별한 실시예로서 톱니형 압축롤러 및 톱니형 스퀴징롤러로 구성된 스퀴징 롤러 쌍 내에서, 조립물 쿠션들을 충전할 수 있고 동시에 그 것을 매개물이 꽉찬 방식으로 밀봉할 수 있는 장치가 제공된다. 또한, 조립물 쿠션들은 필러의 부분들을 포함하고 이는 커버링 튜브의 재료로 구성된 외부 커버에 의해 둘러싸인다.

압출된 커버링 튜브와 커버링 튜브를 둘러싼 공압출된 충전재를 가진 이러한 종류의 스퀴징 롤러 조립기의 하나의 장점은 생산 및 충전 용기를 위해 종래 시스템으로는 달성할 수 없는 조립물 쿠션의 유동률 및 출력을 달성할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명에 따르면, 예를 들어, 1 cm³이하의 작은 체적을 갖는 상대적으로 작은 조립물 쿠션을 생성하는 것이 또한 가능하다.

밀봉 심(sealing seam)의 생산성을 더 개선하기 위해서, 본 발명의 다른 실시예에서, 톱니 선단영역이 인입 스퀴징 존 내부로 이어지는 경사진 인입 에지(beveled incoming edge)와 인출 스퀴징 존으로부터 이어지는 경사진 인출 에지(beveled outgoing edge)를 포함한다. 인입 에지 및 인출 에지에 있는 이러한 경사(bevel)는, 공압출된 충전재를 가진 압출된 커버링 튜브가 스퀴징 존의 인입 또는 인출 에지에 의해 손상을 입는 것이 방지되는 점에서, 밀봉 심의 형성을 개선시킨다.

본 발명의 다른 실시예에서, 톱니 선단영역의 중앙 스퀴징 존은 예상 파단점 프로파일로 작용하는 평탄 영역을 포함한다. 가압 롤러의 원통 표면 주위로부터 최소 간격으로 이격된 이 평탄 영역은 서로 붙은 2개의 조립물 쿠션 사이에 최소 두께의 예상 파단점 심을 생성하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 톱니 선단영역의 중앙 스퀴징 존은 예상 파단점 프로파일로 작용하는 단차부(step)를 포함한다. 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 사이에서 최소 간격을 갖는 이러한 단차부는 커팅 에지와 같은 기능을 하므로 아주 작은 부하에도, 예상 파단점 심이 서로 붙어 있는 조립물 쿠션을 분리하는 것에 접합하다.

또한, 톱니 선단영역의 중앙 스퀴징 존은 인입 스퀴징 존과 인출 스퀴징 존을 넘어 돌출된 리브(rib) 단면을 포함한다. 이러한 리브 단면은 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 사이의 간격을 추가로 감소시켜, 본 실시예에서도 마찬가지로, 중앙 스퀴징 존이 예상 파단점 심에 작은 부하만을 가하여 조립물 쿠션 서로를 분리할 수 있는 커팅 날의 기능을 할 수 있다.

또한, 인출 스퀴징 존은 인입 스퀴징 존보다 더 길다. 이는 인출 스퀴징 심이 인입 스퀴징 심보다 더 넓거나 더 길어, 스퀴징 롤러의 스퀴징 상태가 여전히 유지되는 동안에, 조립물 쿠션이 후속하는 조립물 쿠션으로부터 분리될 때 인출 밀봉 심에 대한 손상 위험을 상당히 감소시킨다는 장점을 가진다.

또한, 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들은 금속합금을 포함하고; 톱니 선단영역들의 표면들은 내마모성 표면, 바람직하게는 경화 금속 코팅 또는 세라믹 코팅된 표면들 또는 경화 표면들을 가진다. 표면들 및/또는 톱니 선단영역들의 경화는 바람직하게 톱니 선단 영역의 표면이 유도 가열되어 냉각되는 유도 경화처리에 의해 달성할 수 있다. 반면에, 표면에 질화물 또는 탄화물 층과 같은 경화 금속 코팅 또는 세라믹 코팅을 제공함으로써 개선된 강화가 이루어질 수 있다. 강화된 표면이 실시될 수록, 조립물 쿠션들 사이의 3개의 스퀴징 존의 상이한 간격들이 더 정교하게 구현될 수 있다.

압출된 커버링 튜브에 대해, 폴리 아미드(PA), 폴리 프로필렌(PP), 저밀도 폴리 에틸렌(LDPE), 공중합체(COP)나 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(EVOH), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA) 및 폴리올레핀 왁스, 폴리엔틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 또는 지방산 유도체의 성분을 가진 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 열가소성 플라스틱을 사용하는 것이 유리하고, 커버링 튜브는 단일 소재가 아닌 복수의 소재를 포함하기 때문에, 이는 예컨대 습기로부터의 보호를 확대하며, 다중층의 커버링 튜브를 생산하기 위해 공압출에 의해 서로 접착될 수 있다.

스퀴징 롤러의 폭(B)을 가로지르는 하나 이상의 톱니 선단 영역이 원통형 가압 롤러로부터 떨어져 최소 간격으로 이격될 때, 이는 인수(factor)(바람직하게는 5)에 의해, 달성될 것 이고, 이로써, 나선각(helix angle)(α)의 바람직한 범위가 아래의 식의 범위 내에 놓이게 된다.

arctan　πD/nB ≤α≤5 arctan　πD/nB.

또한, 조립물 쿠션의 최대 크기는 톱니의 형상과 스퀴징 롤러의 폭에 의존하므로 길이 l에 대하여, 몫(quotient)이 πD/n에 기초하여 계산되고, 한편으로 조립물 쿠션의 폭(b)에 대한 B/N 의 몫이 계산되며-여기서 B는 스퀴징롤러의 폭이고 N은 스퀴징롤러로 공급되는 공압출된 충전재를 갖는 평행한 커버링 튜브의 개수임-, 다른 한편으로, 조립물 쿠션의 폭(b)을 갖는 커버링 튜브의 외부지름(d)이

b　=　πd/2

로 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 스퀴징 롤러 조립기를 갖는 조립 시스템과 관련되고; 조립 시스템은 커버링 튜브 내에 포함된 충전재를 플라스틱 스트랜드 내부로 공압출하기 위한 압출 장치를 포함한다. 조립 시스템은 또한 톱니형 가압 롤러와 톱니형 스퀴징 롤러로 구성된 스퀴징 롤러 쌍에 플라스틱 스트랜드를 공급하기 위한 공급 장치 및 스퀴징 롤러 쌍에 의해 조립물 쿠션들로 분리된 플라스틱 스트랜드들을 수집하기 위한 수집 장치를 갖는 스퀴징 롤러 조립기를 포함하고; 조립물 쿠션은 충전재로 채워 지는 외부 커버를 가진다. 마지막으로, 본 실시예의 조립 시스템의 제어 및 조절 장치는 스퀴징 롤러의 구동기를 플라스틱 스트랜드의 압출속도에 맞추어 조절하고 동기 장치가 스퀴징 롤러 쌍의 회전을 동기시켜 스퀴징 과정 동안 톱니 선단 영역들이 서로 대향하게 위치시킨다.

이러한 조립 시스템은, 플라스틱 스트랜드의 형태인 충전재를 갖는 커버링 튜브를 공급하는 것이 모든 작동단계에서 동기 장치에 동기되어 스퀴징 롤러의 구동기(driving unit)에 의하여 연관된 압출 장치의 압축 속도에 적용될 있다는 장점을 가진다. 압출장치의 출구와 롤러 쌍의 유입 닙(intake nip)으로 연장되는 부분에서, 예를 들어, 플라스틱 스트랜드의 온도를 조절하는 활강 경로의 형태로, 상대적으로 짧은 연결 부품을 제공하는 것이 가능하다.

이 활강경로 상에서, 인입 스퀴징 존의 영역에서 인입 밀봉 심을 생성하고 인출 스퀴징 존에서 인출 밀봉 심을 생성하기 위해서, 커버링 튜브를 압축하기 위해 요구되는 처리 온도로 평행하게 압출된 복수의 플라스틱 스트랜드의 온도를 조절하는 것이 가능하다. 이러한 최적 처리 온도는 공급 장치 안으로 온도가 조절된 물을 주입하거나 스퀴징 롤러 쌍의 온도 조절에 대한 상응하는 최적화를 통해 얻어질 수 있다. 또한, 상응하게 온도가 조절된 물 수조를 통과하는 공급로 내에 평행하게 연장된 스트랜드를 전달하는 것이 가능하다. 이 경우, 제어가 쉬운 노출 시간이 공급 장치에 의해 설정되는 공급 속도에 따라 조정될 수 있다.

압출장치와 스퀴징 롤러 쌍 사이에 짧은 공급로가 있으므로, 스퀴징 공정 동안 수조는 플라스틱 스트랜드를 용접에 요구되는 온도로 냉각하기 위해 사용될 수 있고, 한편으로, 압출장치로부터 스퀴징 롤러까지의 긴 공급로에서는, 용접을 위한 처리온도(예컨대 40℃)로 가열하는 것(예컨대 물 수조를 사용하여)이 가능하다. 그 밖에 적절한 처리온도를 위해, 매개물이 꽉찬 용접은 또한 접촉 압력, 슬리브 소재의 연화온도, 소재의 두께 및 온도 조절 존 내의 용접조건들에 대한 노출시간에 의존된다.

전술한 바와 같이, 스퀴징 롤러 조립기의 바람직한 용도는 분말, 액체, 고점도 또는 소성변형 충전재를 가진 조립물 쿠션을 제조하는 것이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 스퀴징 롤러 조립기는 왁스 성분을 포함하거나 포함하지 않는 열가소성으로 변형된 플라스틱으로 구성된 제약, 의약, 화장품 또는 접착제 (또는 멸균상태에서 포장되는 것들)를 외부커버를 가진 조립물 쿠션으로 부분화하기 위해 사용된다. 바람직하게는 고온 용융 접착제의 형태인 접착 충전재는 조립물 쿠션으로 부분화될 수 있다. 고온 용융 접착제를 둘러싸는 외부커버를 위한 소재로서, 접착성이 없는 조립물 쿠션의 외부표면을 형성하기 위한 소재가 사용될 수 있다.

본 발명은 예시적으로 설명되는 실시예들과 관련되어 이하에서 더욱 상세하게 기술될 것이다.

도 1은 조립물 쿠션을 생산하는 조립 시스템의 스퀴징 조립기의 개략도를 도시한다.
도 2는 스퀴징 조립기의 섹션을 관통하는 단면의 개략도를 도시한다.
도 3은 스퀴징 조립기의 스퀴징 롤러 쌍의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 4는 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단 영역의 개략적인 윤곽을 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 루트영역의 개략적인 윤곽을 도시한다.
도 6은 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단 영역의 대안적인 개략적 윤곽을 도시한다.
도 7은 스퀴징 롤러의 롤러들 중 하나의 톱니 선단 영역의 다른 변형예를 도시한다.
도 8은 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단 영역의 다른 대안을 도시한다.
도 9는 도 9a에서 도 9f까지 톱니형 가압 롤러 및 톱니형 스퀴징 롤러로 구성된 스퀴징 롤러 쌍의 톱니 선단 영역에서의 생산 단계를 도시한다.

도 1은 조립(造粒)물 쿠션(12)을 생산하기 위한 조립 시스템(granulation system; 100)의 스퀴징 조립기(squeezing granulator)(1)의 개략도를 도시한다. 조립 시스템(100)은 압출장치(27), 공급로(35) 및 스퀴징 조립기(1)를 포함한다. 압출장치(27)는 커버링 튜브(18) 안의 충전재(19)를 플라스틱 스트랜드(28)로 압출한다. 플라스틱 스트랜드(28)의 온도는 공급로(35) 상의 공급장치(17) 내에서 조절되어 스퀴징 조립기(1)로 공급된다.

스퀴징 조립기(1)는 필수적으로 가압롤러(2) 및 구동기(31)에 의해 구동되는 톱니형 스퀴징 롤러(3)를 포함한다. 스퀴징롤러(3)는 가압롤러(2)의 표면(36) 상에서 톱니(4)와 함께 회전하고 이로써, 최소간격(a)을 형성하여 커버링 튜브(18)로 구성된 조립물 쿠션(12)이 공압출된 충전재(19)를 갖고 분리 된다.

충전(充塡)된 조립물 쿠션(12)은 수집장치(29)를 통해 건조장치(34)로 제공되고, 이로부터 건조되고 충전된 조립물 쿠션(12)은 A화살표 방향으로 배분되고, 수분이 함유된 공기는 싸이클론 액체 분리 방식으로 B화살표 방향으로 빠져나간다.

공급장치(17)에서 온도조절장치(32)는 공급로(35) 상에 배치되고 플라스틱 스트랜드(28)가 통과하는 물 수조(33)를 통해 커버링 튜브(18)의 온도를 조절될 수 있다. 열가소성 소재로 이루어진 커버링 튜브(18)에 산정되는 온도는 스퀴징롤러(3)의 톱니 선단영역(8)과 가압롤러(2)의 표면(36) 사이에서 닙(Nip)의 용융심을 생성하도록 사용된다. 톱니 선단영역(8)은 중앙 스퀴징존을 포함하고, 이는 가압롤러(2)로부터 최소간격(a)을 가지고, 외부커버와 충전재로부터 생산되는 조립물 쿠션(12)을 자르는 것이 가능하도록 중앙 스퀴징존에서 예상 파단점의 프로파일이 커버링 튜브(18)의 매개물이 꽉찬 용융심들 사이에서 형성되는 방식으로 실시된다.

물 수조(33)의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치(32)는, 물 수조(33)의 온도를 조절하기 위해 필요한 냉각 또는 가열 에너지를 공급하는 열 교환기(37); 물 수조(33)와 열 교환기(37) 사이의 순환을 지속시키는 모터(39)에 의해 작동되는 펌프(38)를 포함한다.

충전재 소재가 압출장치(27)의 입구(E2)를 통해 공급되는 동안, 압출장치(27)에 커버링 튜브(18)를 위한 소재를 공급하도록, 압출장치는 입구(E1)를 포함한다. 압출장치(27)의 출구에 커버링 튜브(18)를 압출하기 위한 환형 갭(41)을 포함하는 공압출 노즐(40)이 제공된다. 충전재 소재(19)는 공압출 노즐(40)의 중앙부(42)에서 공압출 될 수 있다. 이러한 충전재 소재들은 입구(E2)를 통해 분말, 액체 또는 용융된 형태로 공압출 노즐(40)에 공급될 수 있다. 바람직하게는, 용융된 접착제가 충전재 소재(19)로써 공압출된다.

도 1에 도시된 조립 시스템(100)은 또한 압출장치(27)의 압출속도에 맞추어 스퀴징롤러(3)의 구동기(31)를 조절하고 동시에 공급장치(17)의 공급로(35) 영역에서 플라스틱 스트랜드(28)의 온도조정을 조절하는 제어 및 조절장치(30)를 포함한다.

온도조절수(temperature-adjusting water)가, 또한 스퀴징롤러의 온도를 제어하기 위해 공급라인(미도시)을 통해 스퀴징롤러(3)로 공급될 수 있고, 스퀴징 조립기(1)의 물 배출구(43)를 통해 회수라인(44)을 통과하여 온도조절수 회로로 다시 전달될 수 있다.

수집장치(29)에 의해 건조장치로 공급되는 조립물 쿠션(12)에 대한 도시된 수집장치(29) 대신에, 조립물 쿠션(12)은 또한 물의 유동으로 튜브 시스템 내에서 물 분리기(미도시)로 가이드되고 그 이후 도시된 건조장치(34)로 가이드 될 수 있다.

도 2는 스퀴징 조립기(1)를 관통하는 개략적인 단면도를 도시한다. 스퀴징 조립기(1)는 2개의 하우징 하프(housing halves)(45, 46)를 포함하고, 상부 하우징 하프(45)는 하부 하우징 하프(46)에 대해 피봇 가능한 방식으로 배치된다. 여기서 하부 하우징 하프(46)는 장치 프레임 상에 위치할 수 있다. 톱니(4)를 구비하여 작동되는 스퀴징롤러(3)가 상부 하우징 하프(45)에 수용되는 반면, 원통형 가압롤러(2)는 하부 하우징 하프(46) 내에서 회전 가능하게 지지된다.

게다가, 상부 하우징 하프(45)는 프레스기구(47)를 포함할 수 있고 (하우징의 닫힌 상태에서) 이것에 의해 스퀴징롤러(3)는 최소간격(a)을 변경하거나 수압 또는 공압 실린더를 사용하여 가압롤러(2)의 표면과 스퀴징롤러(3)의 톱니 선단영역(8) 사이의 접촉 압력을 변경함으로써 가압롤러에 대해 변경될 수 있다. 프레스기구(47)에 의해, 스퀴징영역과 그 가능한 스퀴징두께는, 밀봉 심과 예상 파단점의 프로파일을 최적화 하기 위해, 각각의 커버링 튜브의 소재에 맞추어 적용될 수 있다. 유압 또는 공압 실린더(48) 대신에, 전기기계 액츄에이터가 또한 사용될 수 있다.

가압롤러(2)와 스퀴징롤러(3)의 축(49, 51)은 하우징 하프들(45, 46) 내에서 축방향으로 평행한 방식으로 지지된다. 스퀴징롤러(3)는 톱니 루트영역(7)과 톱니 선단영역(8)을 포함하는 톱니들(4)을 포함한다. 톱니 선단영역(8)은 이하의 도면에서 상세하게 도시되는 3개의 스퀴징존(9, 10, 11)을 포함한다. 스퀴징존(9, 10, 11)은 인입 스퀴징존(9), 중앙 스퀴징존(10) 및 인출 스퀴징존(11)을 포함한다. 중앙 스퀴징존(10)은 인입 스퀴징존(9)과 인출 스퀴징존(11) 사이에 위치하고 프레스기구(47)에 의해 스퀴징롤러(3)와 가압롤러(2) 사이의 최소간격(a)을 형성한다. 이런 최소간격은 중앙 스퀴징존(10)과 가압롤러의 표면 사이의 상응하는 접촉압력, 처리온도 및 소재의 두께와 처리온도에서의 가소성과 같은 소재의 특성에 의존한다.

스퀴징 조립기(1)를 관통하는 단면은 또한 수집 장치(29)의 수집호퍼(collecting hopper)를 도시하며, 이는, 커버링 튜브 및 충전재로 구성된 상응하는 플라스틱 스트랜드가 F 화살표 방향으로 닙 영역 내에서 스퀴징 롤러 쌍(60)으로 공급될 때, 도 1에 도시된 조립물 쿠션을 D 화살표 방향으로 이동시킨다. 또한, 하부 하우징 하프(46)는 물 분사 노즐(52)을 포함하고, 이는 밀봉심의 생성 중 용접과정을 보조하기 위하여 스퀴징 닙으로 온도조절된 물을 겨냥한다.

도 3은 도 1과 도 2에 도시된 스퀴징 조립기의 스퀴징 롤러 쌍(60)의 개략적인 사시도를 도시한다. 스퀴징 롤러 쌍(60)의 폭(B)은 복수의 플라스틱 스트랜드들이 조립물 쿠션 제조를 위해 병렬적으로 동시에 처리될 수 있는 치수를 가진다. 스퀴징 롤러들(2, 3)의 톱니들(4)은 스퀴징롤러 축(49, 51)의 방향에 대해 소위 나선각(α)을 갖는 헬리컬 기어의 형태로 구현된다.

이러한 예시적인 실시예에서, 롤러(2) 및 롤러(3)의 정확한 동기화가 동기 장치(61)에 의해 이루어질 수 있고, 동기 장치(61)는 롤러(2)의 롤러 축(49)와 함께 회전하는 제1 동기 기어(62) 및 롤러(3)의 롤러 축(51)과 함께 회전하는 제2 동기 기어(63)을 가지며, 동기 기어들(62, 63)은 서로 연동되는 크기 및 위치를 가진다.

롤러들의 서로에 대한 최소 간격(a)이 변경된다면, 도 3의 개략도에서, 이는 연동되는 동기 기어들(62, 63)의 영역 내 체결 깊이의 변동을 또한 야기할 수 있고, 이는, 예를 들어 상응하는 기어들에 헬리컬 기어(예시적인 개략도에서 스퍼 기어(spur gear)로 구현되어 도시되지 않았음)를 제공함으로써, 특정 각도로 보상될 수 있다.

도 4는 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단영역의 개략적인 윤곽을 도시하며; C 화살표 방향은, 예를 들어 스퀴징롤러(3)의, 회전방향을 도시한다. 톱니 선단영역(8)은 C회전 방향으로 올라가는 오름 톱니 측부(6)과 C회전 방향으로 내려오는 톱니 측부(5) 사이에 놓이고, 이 둘은 스퀴징롤러(3)의 톱니들(4)에 포함되는 것이다. 인입 스퀴징존(9)은 오름 톱니 측부(6)의 단부(15)에서 시작하고, 그 단부(15)는 경사각(φ_e)을 갖는 경사진(beveled) 인입 에지(21)를 포함한다. 경사각(φ_e)은 45°내지 15°범위일 수 있다. 인출 스퀴징존(11)은 내림 톱니 측부(5)의 시작부분(16)에서 끝난다; 시작부분(16)은 45°내지 15°범위의 경사각(φ_a)을 가진 경사진 인출 에지(22)를 포함하고, 여기서, φ_e와 φ_a는 다른 값을 가질 수 있다.

경사진 인입 에지(21)와 인출 에지(22)는 커버링 튜브가 나누어지는 동안 부드러운 스퀴징용접을 제공한다. 인입 스퀴징존(9)과 인출 스퀴징존(11) 사이에서, 중앙 스퀴징존(10)의 평탄영역(23)은 중앙 스퀴징존(10)의 전체 영역을 통해서 가압롤러로부터의 최소간격을 형성한다. 인입 스퀴징존(9)은 인입 에지(21)로부터 중앙 스퀴징존(10)까지 연장되도록 구현되어 가압롤러로부터의 간격이 점차적으로 줄어든다. 이는 본 발명의 이와 같은 실시예에로 달성될 수 있고, 인입 스퀴징존(9)에 대해, 중앙 스퀴징존(10)에서 인입 에지(21)의 오름 각(β_e)이 2°내지 8° 바람직하게는 3°내지 5°가 되게할 수 있다. 유사한 방식으로, 중앙 스퀴징존(10)으로부터 시작하는, 가압롤러와의 간격은 인출 스퀴징존(11)에서 증가하고, 본 실시예에서, 동일한 값이 내림 각(β_a)으로 설정된다; 이 경우 β_e = β_a이나, 이 것이 절대적으로 요구되는 것은 아니다.

공압출 충전재를 가진 커버링 튜브를 분리하는 동안에, 가압롤러로부터 최소간격(a)을 갖는 중앙 스퀴징존(10)은 충전재 없는 예상 파단점 프로파일을 구현하고, 이는, 도 2에 도시된 프레스기구(47)의 조절에 따라, 일 밀리미터 또는 몇 밀리미터 두께의 분포를 가질 수 있다.

도 5는 톱니 루트영역(7)의 인근에서 스퀴징 롤러(3)의 예시로서 도 4에 따른 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 루트영역의 개략적 윤곽을 도시한다. 화살표 C방향으로 연장된 회전방향에서, 상기 톱니 루트영역(7)은 내림 톱니 측부(5)의 단부(13)로부터 오름 톱니 측부(6)의 시작부분(14)까지 연장된다. 톱니 루트영역(7)은 수 밀리미터에서 수 센치미터까지의 길이를 가질 수 있고 내림 톱니 측부와 오름 톱니 측부(5, 6) 각각의 사이에 놓인다. 게다가, 톱니 측부(5,6)와 톱니 루트영역(7) 사이의 이행 노치효과로 인한 미세균열을 피하기 위해, 1mm 내지 3mm의 반지름이 내림 톱니 측부(5)의 단부(13) 영역과 오름 톱니 측부(6)의 시작부분(14)영역에 제공된다.

톱니 선단영역(8)의 중심선(54)에 대해 톱니 측부는 측부각(ε)을 형성하는데, 이는 10°내지 35°일 수 있고, 바람직하게는 15°내지 25°일 수 있다. 오름 및 내림 톱니 측부(5, 6) 각각의 윤곽을 가지는 톱니 루트영역(7)의 윤곽은 가압롤러의 표면과 연동하여, 스퀴징 조립기가 충전재 소재로 채워진 외부커버로부터 산출할 수 있는 조립물 쿠션의 가능한 최대 단면을 이룬다.

도 4 및 도 5에 도시된 본 실시예에서, 중앙 스퀴징존(10)은 가압롤러로부터 균일하게 이격되며 이는 도 6 내지 도 8에서 도시된 다른 실시예들에서 변경될 수 있다.

도 6은 예시적인 스퀴징 롤러(3)에서 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단영역(8)의 대안적인 윤곽을 개략적으로 도시한다. 도 4 및 도 5에서와 같은 동일한 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호로 제공되고 특별히 상세하게 설명되지 않는다.

도 4 및 도 5에 따른 실시예와의 차이는 도 6에 나타나 있는데, 중앙 스퀴징존은 인입 스퀴징존(9)과 인출 스퀴징존(11)의 높이를 넘어 돌출된 리브 단면(25)을 포함하고, 이는 가압롤러의 표면으로부터의 최소간격을 형성한다는 점이다. 이전과 같이, 중앙 스퀴징존의 리브 단면(25)은 커버링 튜브 안으로 예상 파단점 프로파일의 주름을 잡거나(Crimping) 조립물 쿠션을 서로 분리하는 절단 날을 생성하도록 구현될 수 있다.

도 7은 스퀴징 롤러(3)의 예시로서 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단영역(9)의 윤곽의 또 다른 변형 예를 도시한다. 약간 변형된 인입 스퀴징존(9)과 인출 스퀴징존(11) 모두가 제공되는 한편, 톱니 선단영역(8)의 중앙 스퀴징존(10)에는 인입 스퀴징존(9)으로부터 중앙 스퀴징존(10)으로 전이되는 구간에서 날카로운 단차부(24)가 제공된다. 마찬가지로 날카로운 단차부(24)는 매우 효과적으로 예상 파단점 프로파일로부터 조립물 쿠션들의 전단 분리까지 어디에서나 기능할 수 있다. 이 실시예에서, 인출 스퀴징존(11)은 인입 스퀴징존(9)에 비해 길어질 수 있다.

바람직하게, 짝이 되는 롤러(mating roller)(미도시)의 상응하는 존들의 윤곽은 상응하게 변형된 방식으로 상호보완적으로 구현된다.

도 8은 스퀴징 롤러(3)의 예시로서 스퀴징 롤러 쌍의 롤러들 중 하나의 톱니 선단영역의 윤곽의 다른 변형예를 도시하며, 여기서, 도 7에 도시된 것과 유사한 방식으로, 날카로운 단차부(24)가 중앙 스퀴징존(10)에 제공되나, 도 7에 도시된 실시예와 다르게, 이 단차부(24)는 중앙 스퀴징존(10)에서 인출 스퀴징존(11)으로 전이되는 구간에 위치한다. 본 실시예에서, 인입 스퀴징존(9)은 인출 스퀴징존(11)에 비하여 길어질 수 있다.

도 9(도 9a 내지 도9f)는 톱니형 가압롤러(2) 및 톱니형 스퀴징롤러(3)로 구성된 스퀴징 롤러 쌍(60)의 톱니 선단영역(8) 내 제조 단계를 도시한다. 가압롤러(2)는 톱니형 표면(36)을 가지며, 이는 톱니 선단영역들 및 강화된 금속합금, 금속 하드코팅 또는 세라믹 코팅(53)을 포함한다. 스퀴징롤러(3)의 톱니 선단영역(8, 8', 및 8")은 바람직하게 유도경화처리에 의해 표면경화된다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 닙은 가압롤러(2)의 톱니 선단영역과 스퀴징롤러(3)의 톱니 선단영역 사이 최소 간격 지점에 의해 형성되고, 닙은 충전재(19)를 갖는 커버링 튜브(18) 첫부분을 끌어당기고 이로써 조립물 쿠션의 첫 번째 매개물이 꽉찬 인입 스퀴징 심(media-tight incoming squeezing seam)(55)이 생성된다. 이 경우, 도 9b에서 충전재(19)를 가진 커버링 튜브(18)는 적어도 스퀴징롤러(3)의 톱니들(4) 중 다음 번 톱니 선단영역(8')에 의해 잡히게 된다.

도 9c에 도시된 바와 같이, 커버링 튜브(18)는 점점 더 압축되고, 이후, 충전재(19)는 스퀴징 롤러 쌍(60)의 두 롤러들(2, 3)의 톱니 루트영역들 사이의 빈 공간 내부로 눌러지고, 충전재(19)를 둘러싸는 외부 커버를 형성한다. 도 9d에서, 후속하는 톱니 선단영역(8')의 인입 스퀴징존(9)이 마침내 도달하여 인입 스퀴징존(9) 내에서 제1 조립물 쿠션(12)에 대한 제1 앤드 스퀴징 심(56)이 생성된다.

도 9e에서, 도 9a에 도시된 바와 같은, 후속하는 톱니 선단영역(8')과 가압롤러(2)의 표면 사이의 최소간격(a)이 톱니 선단영역(8')의 중앙 스퀴징존(10)에서 도달되면, 이로써 예상 파단점 프로파일이 만들어진다. 다음의 도 9f에서는, 스퀴징롤러(3)가 C화살표 방향으로 더 회전함에 따라, 톱니 선단영역(8')은 인출 스퀴징존(11) 안으로 이동하고, 용접에 의해 연속되는 조립물 쿠션(12')에 대한 두 번 째두 번째 매개물이 꽉찬 인입 스퀴징 심(55')이 만들어진다.

도 9f에 도시된 단계에서, 스퀴징 롤러 쌍(60)의 두 롤러들(2, 3)의 톱니 루트영역들 사이와 롤러들(2,3)의 톱니 루트영역(7') 및 톱니 측부들(5, 6)로 이루어진 윤곽 사이에서, 조립물 쿠션(12')의 윤곽이 이어서 만들어 지고, 이는 이어 스퀴징 롤러 쌍(60)의 두 롤러들(2, 3)의 톱니 뿌리 영역들 사이의 거의 전체 공간을 채운다.

도 3에 도시된 바와 같이, 조립물 쿠션(12)의 폭이 스퀴징롤러(3)의 폭(B)보다 작기 때문에, 복수의 커버링 튜브(18)(즉 N 개의 커버링 튜브까지, 여기서 N　<　2B/πd)는 동시에 스퀴징 롤러 쌍(60) 사이에서 서로에 대해 평행하게 및 이웃하게 위치될 수 있다(여기서 d는 커버링 튜브의 외부지름임). 이로써 본 발명에 따른 스퀴징 조립기의 출력이 크게 증대되는 것이 가능해진다.

이상의 예시적인 실시 예는 전술한 설명에서 설명되었지만, 다양한 변화 및 변형이 수행될 수 있다. 언급한 실시예는 단지 예시이고, 유효 범위, 적용가능성 또는 임의의 방법으로 스퀴징롤러 조립기의 구성을 제한하지 않는다. 대신에, 위의 설명은 스퀴징롤러 조립기의 적어도 하나의 예시적인 실시예를 실현하기 위한 계획을 가진 통상의 기술자에게 제공되어; 스퀴징롤러 조립기의 기능과 디자인의 다양한 변경은 첨부된 청구범위 및 그 법적 등가물의 보호범위를 벗어나지 않는 예시적인 실시예에서 설명된 스퀴징롤러 조립기의 구성요소로 이루어질 수 있다.

1 : 스퀴징 조립기(造粒機)
2 : 가압롤러
3: 톱니 스퀴징 롤러
4 : 톱니
5 : 톱니 측부(내림)
6 : 톱니 측부(오름)
7, 7', 7'' : 톱니 루트영역
8, 8', 8'' : 톱니 선단영역
9 : 인입 스퀴징 존
10 : 중앙 스퀴징 존
11 : 인출 스퀴징 존
12: 조립물 쿠션
13 : 내림 톱니 측부의 단부
14 : 오름 톱니 측부의 시작부분
15 : 오름 톱니 측부의 단부
16 : 내림 톱니 측부의 시작부분
17 : 공급장치
18 : 커버링 튜브
19 : 충전재(充塡材)
21 : 경사진 인입 에지
22 : 경사진 인출 에지
23 : 평탄 영역
24 : 단차부
25 : 리브 단면
26 : 헬리컬 기어
27 : 압출장치
28 : 플라스틱 스트랜드
29 : 수집장치
30 : 제어 및 조절장치
31 : 스퀴징 롤러 구동기
32 : 온도 조절 장치
33 : 물수조
34 : 건조장치
35 : 공급로
36 : 원통표면
37 : 열교환기
38 : 펌프
39 : 모터
40 : 공압출 노즐
41 : 공압출 노즐의 환형 갭
42 : 공압출 노즐의 중심
43 : 물 배출구
44 : 회수라인
45 : 상부 하우징 절반
46 : 하부 하우징 절반
47 : 프레스기구
48 : 유압 또는 공압 실린더
49 : 가압롤러 축
50 : 롤러 쌍
51 : 스퀴징 롤러 축
52 : 물분사 노즐
53 : 세라믹 코팅
54 : 중심선
55, 55' : 조립물 쿠션의 유입 스퀴징 심
56, 56' : 조립물 쿠션의 앤드 스퀴징 심
60 스퀴징 롤러 쌍
61 동기 장치
62 동기 기어
63 동기 기어
100 : 조립 시스템
α : 나선각 또는 헬리컬 기어각
β : 오름각
φ : 경사각
ε : 측부각
a : 가압롤러로부터 최소간격
B : 스퀴징롤러의 폭
d : 톱니 루트영역의 외부지름
D : 스퀴징롤러 톱니 선단영역의 외부지름
l : 조립물 쿠션의 길이
n : 스퀴징롤러의 톱니 개수
N : 커버링 튜브의 개수

Claims

톱니형 가압롤러(2)와 톱니형 스퀴징롤러(3)로 구성된 스퀴징 롤러 쌍(60)을 포함하는 스퀴징롤러 조립기로서, 상기 가압롤러(2) 및 상기 스퀴징롤러(3)의 톱니(4)가 톱니 루트영역(7) 및 톱니 선단영역(8, 8') 사이에 위치된 톱니 측부(5, 6)를 구비하며, 상기 톱니 루트영역(7)은 상기 톱니 선단영역(8, 8')의 외경(D) 보다 작은 외경(d)를 가지고, 상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 상기 가압롤러(2) 및 상기 스퀴징롤러(3) 중 하나 이상의 톱니 선단영역(8, 8')은 중앙 스퀴징존(10)을 포함하여 3개의 스퀴징존들(9, 10, 11)을 포함하고, 3개의 스퀴징존들은 상기 중앙 스퀴징존(10)의 영역 내 최소 간격(a)을 갖는 상기 톱니 선단영역(8, 8') 사이의 상이한 간격을 형성하고, 상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 상기 가압롤러(2)와 상기 스퀴징롤러(3)의 톱니 루트영역(7) 및 상기 톱니 측부(5,6)의 윤곽은 형성될 조립물 쿠션(12)의 최대 단면적을 형성하는 것
을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제 1 항에 있어서,
상기 톱니 루트영역(7)은 내림 톱니 측부(5)의 단부(13)로부터 오름 톱니 측부(6)의 시작부분(14)까지 연장되고, 톱니 선단영역(8)은 오름 톱니 측부(6)의 단부(15)로부터 내림 톱니 측부(5)의 시작부분(16)까지 연장되며, 상기 톱니 선단영역(8)의 상기 스퀴징존들(9, 10, 11)은 공급측을 향하도록 위치된 인입 스퀴징존(9), 배출측을 향하도록 위치한 인출 스퀴징존(11) 및 인입 및 인출 스퀴징존(9, 11) 사이에 위치하는 상기 중앙 스퀴징존(10)을 포함하고; 톱니(4)의 상기 인입 및 인출 스퀴징존(9, 11)은 톱니 측부(6, 7)에 의해 경계가 정해지고; 인입 스퀴징존(9)은, 상기 중앙 스퀴징존(10)을 향해 감소하는 상기 가압롤러(2)로부터의 간격(a₉)을 형성하며; 인출 스퀴징존(11)은 상기 중앙 스퀴징존(10)으로부터 증가하는 상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 상기 가압롤러(2) 및 상기 스퀴징롤러(3) 사이의 간격(a₁₁)을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제 2항에 있어서,
상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 가압롤러(2) 및 스퀴징롤러(3) 중 하나만이 상기 톱니 선단영역(8, 8') 내에 3개의 스퀴징존들을 포함하고, 상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 가압롤러(2) 및 스퀴징롤러(3) 중 다른 하나는 매끈하게, 원통형으로 곡면처리된 톱니 선단영역(8, 8')을 갖는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제2 항에 있어서,
상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 가압롤러(2) 및 스퀴징롤러(3)는 모두 톱니 선단영역(8, 8')에서 3개의 스퀴징존들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퀴징 롤러 조립기는 동기 장치(61)를 포함하고, 상기 동기 장치(61)는 상기 스퀴징 롤러 쌍의 회전을 동기시켜 스퀴징 과정 동안 톱니 선단영역(8, 8')이 서로 반대편에 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
공압출된 충전재(19)를 갖는 커버링 튜브(18)를 공급하기 위한 공급장치(17), 및 커버링 튜브(18)의 소재로 구성된 외부 커버로 둘러싸인 상기 충전재(19)의 부분들을 포함하여 형성되는 상기 조립물 쿠션(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인입 스퀴징존(9)은 상기 조립물 쿠션(12)의 인입 밀봉 심을 생성하도록 구성되고, 상기 인출 스퀴징존(11)은 상기 조립물 쿠션(12)의 인출 밀봉 심을 생성하도록 구성되고, 상기 중앙 스퀴징존(10)은 상기 조립물 쿠션(12) 사이의 예상 파단점 프로파일을 생성하도록 작용하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
톱니 선단영역(8)의 중앙 스퀴징존(10)은, 예상 파단점 프로파일로 작용하는 평탄 영역(23) 또는 단차부(24), 또는 인입 스퀴징존(9) 및 인출 스퀴징존(11)을 넘어서 돌출하는 리브 단면(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인출 스퀴징존(11)은 상기 인입 스퀴징존(9) 보다 긴 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퀴징롤러(3)와 상기 가압롤러(2)는 금속합금을 포함하고 상기 가압롤러(2)와 상기 스퀴징롤러(3)의 톱니 선단영역(8, 8')은 내마모성 표면, 바람직하게는 경화표면 또는 경화 금속코팅이나 세라믹 코팅을 갖는 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버링튜브(18)는 폴리 아미드(PA), 폴리 프로필렌(PP), 저밀도 폴리 에틸렌(LDPE), 공중합체(COP)나 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(EVOH), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA) 및 폴리올레핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 또는 지방산 유도체의 성분을 가지는 상기 재료의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터의 열가소성 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴징롤러 조립기.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퀴징 롤러 쌍(60)의 가압롤러(2) 및 스퀴징롤러(3)는 이하 식 범위의 헬리컬 기어각(α)을 가진 헬리컬 기어(26)를 포함하며
arctan　πD/nB ≤α≤5 arctan　πD/nB,
여기서, D는 상기 스퀴징롤러(3)의 외부지름이고, B는 상기 스퀴징롤러(3)의 폭이며, n은 상기 스퀴징롤러(3)의 외주에 분포된 톱니(4)의 개수임을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
조립물 쿠션(12)은 아래 식에 따른 길이(l)을 가지며,
l　=　πD/n,
여기서, n은 상기 스퀴징롤러(3)의 외주에 분포된 톱니(4)의 개수이고, D는 상기 스퀴징롤러(3)의 외부지름이며, 아래의 식에 따른 폭(b)을 가지고,
b　=　B/N,
여기서, B는 상기 스퀴징롤러(3)의 폭이며, N은 상기 스퀴징롤러(3)로 공급되는 공압출된 충전재(19)를 가진 평행한 커버링 튜브(18)의 개수이며,
N　=　2B/πd,
여기서, d는 상기 커버링 튜브(18)의 외부지름인 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 스퀴징 롤러 조립기를 포함하는 조립 시스템에 있어서,
커버링튜브(18)에 포함된 충전재(19)를 플라스틱 스트랜드(28)로 공압출하기 위한 압출장치, 톱니형 가압롤러(2)와 톱니형 스퀴징롤러(3)로 구성된 스퀴징 롤러 쌍(60)에 상기 플라스틱 스트랜드(28)을 공급하기 위한 공급장치(17), 및 외부커버와 공압출된 충전재(19)로 구성된 조립물 쿠션(12)의 부분들로 나누어지는 상기 플라스틱 스트랜드(28)를 수집하기 위한 수집장치(29)를 포함하되, 상기 스퀴징조립기(1)의 제어 및 조절장치가 상기 스퀴징롤러(3)의 구동기를 상기 플라스틱 스트랜드(28)의 압출속도에 맞추어 조절하고 동기 장치(61)가 상기 스퀴징 롤러 쌍의 회전을 동기시켜 스퀴징 과정 동안 톱니 선단영역(8, 8')이 서로 반대편에 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 스퀴징 롤러 조립기
는 것을 특징으로 하는 조립 시스템.
제 1 항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
분말, 액체, 고점도 또는 소성변형 충전재를 가진 조립물 쿠션(12)을 제조하기 위한 스퀴징롤러 조립기(1)의 용도.
제 1 항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
제약, 의약, 화장품, 접착제 또는 멸균 포장된 충전재(19)를 외부커버를 가진 조립물 쿠션(12)으로 부분화하기 위한 스퀴징롤러 조립기(1)의 용도.