KR20190118632A - 액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하기 위한 주입기(14)는 일 단부에서 출구(21)를 포함하고, 그것의 다른 단부에서는, 결합 하우징(26)을 통해 상류 도관(25)(도 1)에 연결되도록 배열되며, 그에 따라, 액체 제형은 도관(25)으로부터 주입기 내로 전달될 수 있다. 주입기는 연장된 핀이 활주가능하게 배열된 연장된 도관(27)을 포함하고, 도관(27)으로부터 모든 액체 제형을 배출할 수 있으며, 따라서, 액체 제형이 유지될 수 있는 "데드 스팟(dead spots)"이 존재하지 않는다. 압출기(19) 내의 흐름 또는 폴리머를 감압 및/또는 중단시킬 필요성을 방지하면서, 출구(21)가 사용 중에 막힐 수 있는 위험(이는 주입 장치의 상당한 "정지 시간(down-time)"을 초래할 수 있음)을 해결하기 위해, 주입 장치는 스풀(34)을 포함하는데, 이때, 스풀(34)은 압출기(19)의 벽(35) 내에 회전가능하게 장착되고, 또한 스풀(34)은, 폴리머 스트림(18)이 통과해 흐르는 압출기(19)의 연장 범위(elongate extent)에 대해 실질적으로 직각으로 연장하는 축을 중심으로 회전하도록 배열된다. 스풀은 제1 구성과 제2 구성 사이에서 이동될 수 있으며, 이때, 제2 구성에서는, 흐름 경로는 중단되지만, 용융 폴리머는 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐른다.

Description

액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 폴리머 재료에 관한 것이며, 특히, 배타적이지는 않지만, 액체 제형(예를 들어, 하나 이상의 착색제를 포함할 수 있음)을 용융 폴리머 재료 내로 주입하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
WO 2014/207472 A2는, 액체 제형(예를 들어, 비이클 및 착색제를 포함할 수 있음)을 용융된 폴리머 재료 내로 첨가하기 위한 고압 주입 장치를 기술한다. 기술된 주입 장치는 다이어프램 또는 진행 공동 펌프(progressing cavity pump: PCP)일 수 있는 제1 펌프, 및 기어 펌프인 제2 펌프를 포함한다. 제1 및 제2 펌프는 액체 제형의 압력을 높이도록 배열되며, 또한 제1 및 제2 펌프는, 압출기에서 제형을 용융된 폴리머 재료 내로 주입하도록 배열된 주입기에 제형을 정확하게 계량하도록 배열된다. 제형과 폴리머 재료 사이의 접촉의 하류에서, 혼합물은 압출 또는 블로우 성형 공정에서 시트 또는 섬유 또는 다른 물품을 형성하는데 사용될 수 있다.
PCT/IB2016/055381은 비이클 및 착색제를 포함하는 액체 제형을 용융된 폴리머 내로 고압으로 주입하기 위한 주입 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 주위 온도 및 압력에서 액체 제형을 함유하는 저장소를 포함하는데, 이 저장소는 제1 진행 공동 펌프를 범람 공급(flood-feed)하도록 배열되고, 이 제1 진행 공동 펌프는 액체 제형을 제2 PCP 내로 정확하게 계량하도록 배열되며, 이 제2 PCP는 제1 PCP의 하류에 있으며 액체 제형의 압력을 200 bar 이상만큼 증가시키도록 배열된다. 제2 펌프의 하류에는, 압출기에 존재하는 가압된 용융 폴리머 스트림 내로의, 출구를 통한, 액체 제형의 통과(passage)를 제어하도록 배열된 전달 밸브(delivery valve)(예를 들어, 주입기)가 있다.
압출기에 직접 연결되어 액체 제형을 압출기 내의 용융 폴리머 재료 내로 주입하는 주입기는, 주입기의 입구로부터 출구로의 액체 제형의 통과를 위한 도관을 포함하며, 상기 출구로부터 제형은 주입기로부터 배출되어 폴리머 재료 내로 주입된다. 압출기 및/또는 그 안에 함유된 용융 폴리머 재료로부터 주입기의 출구로 열이 전도되고, 이어서, 열은 주입기의 도관을 따라 그것의 입구 쪽으로 전도되며, 따라서, 도관의 입구와 출구 사이의 도관에 걸쳐 온도 구배가 존재한다. 결과적으로, 주입기에 의해 주입되는 액체 제형은 도관을 통과할 때 온도 구배를 겪게 된다. 이는 아래에서 기술되는 문제점들을 초래할 수 있다.
액체 제형은 STP에서 액체인 비이클 및 안료 또는 염료를 포함하는 하나 이상의 착색제를 포함할 수 있다. 불리하게도, 일부 염료는, 도관을 통과하는 동안 및/또는 액체 제형이 주입기의 도관 내에 연장된 시간 동안 유지되는 경우, 폴리머 재료 내로의 주입의 개시 전에 승화할 수 있다. 염료가 승화함에 따라, 액체 제형이 걸쭉해 질 수 있으며, 이는 제형이 도관의 출구에서 막힘을 유발할 가능성을 증가시킨다. 또한, 액체 제형에 사용되는 일부 안료는, 제형이 도관의 출구 쪽으로 이동할 때 이들이 겪게 되는 온도가 증가함에 따라 용융될 수 있으며, 다른 안료는 그러한 통과 동안 고체로 유지될 수 있다. 안료의 용융은 액체 제형의 특성에 악영향을 줄 것이며, 이는, 도관을 통한 액체 제형의 통과 동안 및/또는 도관 내에 액체 제형이 유지되는 경우, 도관의 출구에서의 막힘을 초래할 수 있다.
따라서, 인식될 수 있는 바와 같이, 설명된 장치를 사용하는 경우, 다양한 시간에 주입기가 막힐 위험이 존재하며, 임의의 그러한 막힘이 해결되어야만 한다.
막힌 주입기를 해결하는 가장 통상적인 방법은 주입기를 압출기로부터 분리하고 세정하는 것이다. 그러나, 연결을 끊기 전에, 압출기를 통해 흐르는 폴리머의 압력이 감소되어야 하고, 압출기 하류의 공정들(예를 들어, 방사 또는 시트 형성과 결부된)이 중단되어야 한다. 그 다음, 세정 후, 주입기가 재연결될 수 있고, 압출기 내의 폴리머 압력이 증가될 수 있고, 압출기 하류의 공정들이 재시동될 수 있다. 세정 동안의 가동 중지 시간은 1 내지 2 시간일 수 있으며, 이는, 예를 들어 섬유 또는 시트의 상당한 생산량이 손실될 수 있음을 의미한다. 예를 들어 방사(spinning)에서, 하나의 압출기가 6 내지 12개의 방사 헤드에 공급할 수 있다는 것을 고려할 때, 생산 손실량은 상당할 수 있다.
US 6,182,685 B(Wellman)는, 액체 첨가제가 흐르는 내부 채널을 밸브 몸체에 제공함으로써, 생산 라인으로부터 주입기를 제거하지 않은 채, 주입기 구조체를 세정하는 문제를 해결하는 액체 첨가제용 주입기 구조체를 개시하고 있다. 왕복 스템(reciprocating stem)이 내부 채널에 제공되며, 채널을 막을 수 있는 임의의 물질을 느슨하게 하여 채널 내부의 액체의 흐름을 촉진하기 위해, 채널 내부에서 왕복운동하도록 배열된다. 기술된 장치는 또한, 액체 착색제가 주입기를 통해 흐름에 따라, 주입기 구조체가 연결된 압출기로부터의 열이 액체 착색제에 미칠 수 있는 영향을 최소화하기 위한 절연 재킷을 포함한다.
앞에서 기술된 문제점들을 해결하는 것이 본 발명의 바람직한 구현예들의 목적이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하는 방법이 제공되며, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다:
(i) 용융 폴리머의 통과를 위한 폴리머 흐름 도관 및 주입기(I)를 포함하는 장치를 선택하는 단계로서, 상기 주입기(I)는, 상기 장치가 제1 구성에 있을 때, 액체 제형을 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열된, 단계;
(ii) 상기 장치가 상기 제1 구성에 있는 상태에서, 상기 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 액체 제형를 주입하도록 상기 주입기(I)를 작동시키는 단계;
(iii) 상기 제1 흐름 경로가 중단되고 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐르게 되는 제2 구성으로 상기 장치를 배열하는 단계; 및
(iv) 상기 장치가 상기 제2 구성에 있는 상태에서, 상기 주입기(I)를 상기 장치의 다른 부분들로부터 체결해제(disengaging)시키는 단계.
단계 (iii)에서, 상기 제1 흐름 경로는 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 도관 내의 상기 용융 폴리머 내로 액체 제형이 주입되지 않도록 적합하게 폐쇄 및/또는 차단된다. 상기 제2 구성에서, 상기 제1 흐름 경로는 적합하게는, 액체 제형이 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 주입되는 것을 방지하기 위해 실질적으로 완전히 차단된다.
단계 (iii)에서, 바람직하게는, 상기 제1 흐름 경로는, 상기 제2 구성을 한정(define)하기 위해 상기 폴리머 흐름 도관에 대해 상대적으로 이동가능하다.
단계 (iii)에서, 바람직하게는, 상기 주입기(I)(및 바람직하게는 이와 결부된 상기 제1 흐름 경로)는 상기 제2 구성을 한정하기 위해 상기 폴리머 흐름 도관에 대해 상대적으로 이동가능하다.
단계(iii)에서, 바람직하게는, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)는 상기 제2 구성을 한정하는 위치로 이동가능하고, 상기 제1 흐름 경로와 상기 폴리머 흐름 도관 사이의 유체 통로가 차단되며, 그에 따라, 액체 제형은 상기 제1 흐름 경로로부터 상기 폴리머 흐름 도관 내로 흐를 수 없게 된다.
일 구현예에서, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)는 상기 제2 구성을 한정하는 위치로 회전(rotated) 또는 피봇(pivoted)된다. 회전의 예는 뒤에서 도 3, 7 및 9를 참조하여 설명된다.
다른 구현예에서, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)는 상기 제2 구성으로의 이동시, 병진 운동(예를 들어, 직선 운동)을 겪는다. 병진 운동의 예는 뒤에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된다.
상기 제1 흐름 경로는 바람직하게는, 적합하게는 상기 주입기(I)의 구성요소인 도관(예를 들어, 파이프)을 포함한다. 상기 도관은 실질적으로 강성(rigid)일 수 있으며, 또한, 상기 도관은, 상기 주입기(I)의 몸체와, 상기 폴리머 흐름 경로를 한정하는 벽 사이에 실질적으로 강성인 연결부를 제공하도록 적합하게 배열된다. 상기 도관은 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 경로에 인접한 위치에서 해제가능하게 고정(예를 들어,나사산 형성에 의해)되도록 배열된다.
상기 주입기(I)(예를 들어, 상기 도관)은 바람직하게는, 상기 장치가 상기 제1 구성에 있을 때, 이동가능 몸체에 고정된다. 이동가능 몸체는 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 경로를 한정하는 벽에 대해 상대적으로 고정된다. 본 방법의 단계(iii)에서, 상기 이동가능 몸체는 이동될 수 있다.
본 장치가 상기 제2 구성에 있을 때, 이동가능 몸체의 위치는 적합하게는, 상기 제1 흐름 경로가 중단되도록 하는 위치이다. 본 방법의 단계 (iii)에서, 상기 이동가능 몸체는 회전(rotated) 또는 피봇(pivoted)되거나, 또는 병진 및/또는 직선 이동될 수 있다.
단계 (iv)에서, 상기 주입기(I)는 바람직하게는, 액체 제형을 상기 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달할 수 있는 위치로부터 멀어지도록 이동된다. 단계 (iv)에서, 상기 주입기(I)는 상기 폴리머 흐름 도관으로부터 멀어지도록 이동되며, 따라서, 바람직하게는, 상기 주입기(I)와 상기 폴리머 흐름 도관 사이에는 물리적 및/또는 작동적 연결이 없다. 그러한 이동 동안, 바람직하게는, 용융 폴리머는 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐른다.
본 방법은 바람직하게는, 단계 (iv) 후에, 예를 들어 주입기로부터 막힘을 제거하기 위해, 체결해제 후 주입기(I)를 세정하는 단계를 포함하는 단계 (v)를 포함한다.
본 방법은 바람직하게는, 단계 (iv) 후에, 상기 장치가 상기 제2 구성에 있을 때 상기 장치의 다른 부분들과 주입기(여기서는 "새로 체결된 주입기")를 체결하는 단계를 포함하는 단계 (vi)을 포함한다. 새로 체결된 주입기는, 예를 들어 설명된 단계(v)에서의, 세정 후 주입기(I)일 수 있거나, 또는 주입기(I) 이외의 다른 주입기일 수 있다.
본 방법은, 단계 (vi) 후에, 상기 장치가 상기 제2 구성으로 배열된 상태에서, 상기 장치를 상기 제1 구성으로 복귀시키는 단계, 및 상기 새로 체결된 주입기를 사용하여 액체 제형을 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하는 단계를 포함하는 단계 (vii)을 포함한다.
바람직하게는, 본 방법에 있어서, 단계 (iii)으로부터의 전체 시간 동안, 주입기(I)가 체결해제되는 단계 (iv)에 걸쳐, 상기 새로 체결된 주입기가 상기 장치의 다른 부분들과 체결되는 단계 (vi) 동안, 그리고 상기 장치가 상기 제1 구성으로 복귀되는 단계 (vii)에 걸쳐, 용융 폴리머는 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 연속적으로(continuously) 및/또는 중단없이(uninterruptedly) 흐른다. 유리하게는, 이는, 하류 공정들(예를 들어, 시트 또는 섬유 형성을 위한 폴리머의 압출)이 전체 시간에 걸쳐 계속됨으로써 생산 손실을 최소화할 수 있다는 것을 의미한다.
일 구현예(A)에 있어서, 상기 장치의 상기 폴리머 흐름 도관은 액체 제형의 통과를 위한 고정 도관(I) 및 이동가능 구역(moveable section)을 포함하고, 상기 이동가능 구역은 액체 제형을 위한 제1 도관 및 액체 제형을 위한 제2 도관을 포함하며, 상기 방법은, 상기 장치를 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동시킬 때, 상기 고정 도관(I)에 대해 상대적으로 상기 이동가능 구역을 이동시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 앞에서 언급된 바와 같이 상기 장치를 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동시킬 때, 폴리머는 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 항상 흐를 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동하는 동안 어떠한 단계에서도 폴리머 흐름 도관은 완전히 폐쇄되지 않는다. 바람직하게는, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로의 이동의 전체 시간 동안, 상기 제1 도관 또는 상기 제2 도관 중 적어도 하나는 상기 폴리머 흐름 도관을 따른 폴리머의 통과를 허용하도록 배치된다. 바람직하게는, 상기 제1 구성과 상기 제2 구성 사이의 이동 동안 일부 단계(stage)에서, 상기 제1 도관의 일부분 및 상기 제2 도관의 일부분은 상기 폴리머 흐름 도관을 따른 폴리머의 통과를 허용하도록 동시에 배열된다; 즉, 바람직하게는, 상기 제1 구성과 상기 제2 구성 사이의 이동 동안 일부 단계에서, 상기 제1 도관의 일부분 및 상기 제2 도관의 일부분은 상기 고정 도관(I)과 동시에(concurrently) 정렬된다. 바람직하게는, 상기 장치가 상기 제1 구성에 있을 때, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I) 및 상기 제1 도관(이들은 적합하게는 정렬됨)을 포함하며, 상기 방법은 적합하게는, 폴리머가 상기 고정 도관(I) 및 상기 제1 도관 내에서 흐르도록 하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 장치가 상기 제2 구성에 있을 때, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I) 및 상기 제2 도관(이들은 적합하게는, 단계 (iii)에서 상기 장치를 제2 구성으로 이동시, 정렬됨)을 포함하며, 상기 방법은 적합하게는, 폴리머가 상기 고정 도관(I) 및 상기 제2 도관 내에서 흐르도록 하는 단계를 포함한다.
상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I), 상기 제1 도관 및 상기 제2 도관을 포함하는 이동가능 구역, 및 고정 도관(II)을 포함할 수 있으며, 상기 고정 도관(I) 또는 (II) 중 하나는 상기 이동가능 구역의 상류에 있고 상기 고정 도관(I) 또는 (II) 중 다른 하나는 상기 이동가능 구역의 하류에 있다. 본 방법에서, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동할 때, 상기 이동가능 구역이 상기 제1 구성(여기서, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I), 상기 이동가능 구역의 상기 제1 도관, 및 상기 고정 도관(I)을 포함함)과 상기 제2 구성(여기서는, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I), 상기 이동가능 구역의 상기 제2 도관 및 상기 고정 도관(II)을 포함함) 사이에서 이동된다.
구현예 (A)에서, 상기 이동가능 구역은 상기 고정 도관(I)에 대해 상대적으로 회전(rotated) 또는 피봇(pivoted)되거나 또는 병진 이동(예를 들어, 직선 이동)될 수 있다. 상기 이동가능 구역이 회전되는 예는 뒤에서 도 7 및 도 8에 제공된다. 이 경우에, 상기 이동가능 구역은 적합하게는, 상기 고정 도관(I)을 통한 폴리머의 흐름 방향에 횡방향으로(예를 들어, 실질적으로 직각으로) 연장할 수 있는 고정 축을 중심으로 회전되도록 배열된다. 이동가능 구역은 원통형일 수 있다. 상기 이동가능 구역은, 앞에서 언급된 액체 제형을 위한 제1 도관 및 액체 제형을 위한 제2 도관을 적합하게 한정하는 2개의 곡선형 흐름 채널(이하, 채널(A) 및 채널(B)로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 상기 채널(A)은 적합하게는, 제공된 경우, 상기 고정 도관(I) 및 고정 도관(II)과 정렬되도록 배열된 정반대 대향 개구들(diametrically opposed openings)을 포함한다. 상기 채널(B) 또한 적합하게는, 제공된 경우, 상기 고정 도관(I) 및 고정 도관(II)과 정렬되도록 배열된 정반대 대향 개구들을 포함한다. 채널(A)의 개구들은 바람직하게는, 채널(B)의 개구들에 대해 어긋난(offset) 방향을 향한다. 상기 채널(B)은 바람직하게는 채널(A) 주위에서 만곡된다. 이동가능 구역은 바람직하게는, 채널(A)이 고정 도관(A)과 정렬되고 채널(B)이 고정 도관(A)과 정렬되는 위치 사이에서 회전가능하다. 채널(A) 및 채널(B)는 아래의 구현예(B)에 설명된 바와 같이 각각 주입기(I) 및 주입기(II)와 결부될 수 있다.
상기 이동가능 구역이 고정 도관(I)에 대해 병진 이동되는 다른 형태의 구현예(A)에서, 상기 이동가능 구역은 상기 고정 도관을 통한 폴리머의 흐름 방향에 대해 횡으로(예를 들어, 실질적으로 직각으로) 연장할 수 있는 방향으로 활주(예를 들어, 선형으로)될 수 있다. 이러한 배열은 도 4, 5 및 6에 도시되어 있다. 이동가능 구역은, 앞에서 언급된 액체 제형을 위한 제1 도관 및 액체 제형을 위한 제2 도관을 적합하게 한정하는 2개의 선형 흐름 채널(여기서 채널(C) 및 채널(D)로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 상기 채널(C)은 적합하게는, 제공된 경우, 상기 고정 도관(I) 및 고정 도관(II)과 정렬되도록 배열된 정반대 대향 개구들을 포함한다. 상기 채널(D) 또한 적합하게는, 제공된 경우, 상기 고정 도관(I) 및 고정 도관(II)과 정렬되도록 배열된 정반대 대향 개구들을 포함한다.
상기 채널(C) 및 채널(D)은 적합하게는, 상기 고정 도관(I)과 정렬되거나 정렬되지 않도록 선택적으로(selectively) 이동(예를 들어, 활주)되도록 배열된다.
일 구현예(B)에서, 상기 장치는 상기 주입기(I) 및 주입기(II)를 포함한다. 본 방법은 바람직하게는, 단계 (iii)에서, 상기 장치를, 상기 제1 흐름 경로가 중단되고 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐르게 되는 상기 제2 구성으로 배열하고, 상기 주입기(II)를 상기 폴리머 흐름 도관에 인접하도록 배치함으로써, 액체 제형을 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달할 수 있게 되는 단계를 포함한다. 본 방법은 바람직하게는, 상기 주입기(II)를 작동시켜 액체 제형을 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 주입하는 단계를 포함한다. 상기 주입기(II)가 앞에서 언급된 바와 같이 액체 제형을 주입하도록 작동될 때, 주입기(I)는 적합하게는, 액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하지 않는다.
구현예 (A) 및 (B)는 조합될 수 있다. 이 경우에, 상기 주입기(I)는 상기 이동가능 구역의 상기 제1 도관과 결부될 수 있고, 상기 주입기(II)는 상기 이동가능 구역의 상기 제2 도관과 결부될 수 있으며, 본 방법은, 단계 (ii)에서, 다음 단계들을 포함한다: 액체 제형을 상기 이동가능 구역의 상기 제1 도관 내로 주입하도록 상기 주입기(I)를 작동시키는 단계; 및 단계 (iii) 동안 또는 그 후에, 상기 주입기(II)를 작동시켜 액체 제형을 상기 이동가능 구역의 상기 제2 도관 내로 주입하는 단계.
상기 폴리머 흐름 도관은 바람직하게는, 용융 폴리머를 압출시키도록 배열된 압출기의 일부분이다. 폴리머 흐름 도관의 하류에서, 용융 폴리머는 사출 성형 또는 압출되어 제품(예를 들어, 시트)을 형성할 수 있거나 또는 방사될 수 있다. 상기 용융 폴리머는 섬유를 생성하기 위해 방사되는 것이 바람직하다. 복수의(예를 들어, 적어도 4개의) 방사 장치가 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 도관으로부터 공급받고, 따라서, 본 방법에서 복수의(예를 들어, 적어도 4개의) 길이들의 섬유가 제조된다.
본 방법에서 의해 전달되는 상기 액체 제형은 적어도 5,000 cP, 적합하게는 적어도 10,000 cP, 바람직하게는 적어도 15,000 cP의 점도를 가질 수 있다. 점도는 250,000 cP 미만일 수 있다.
달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에 기술된 점도는 20 rpm 및 23 ℃에서 브룩필드 점도계를 사용하여 측정될 수 있다.
상기 액체 제형은 비이클 및 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는, 착색제, UV 필터, 산소 흡수제, 항균제, 아세트알데하이드 스캐빈저, 재가열 첨가제, 산화방지제, 광안정제, 형광 증백제, 가공 안정화제 및 난연제로부터 선택될 수 있다. 상기 첨가제는 바람직하게는 안료 또는 염료를 포함하는 하나 이상의 착색제를 포함한다. 상기 액체 제형은 바람직하게는 안료를 포함한다
상기 액체 제형은 적어도 20 wt%, 바람직하게는 적어도 35 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 50 wt%의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 제형은 85 wt% 미만의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 유체 제형은 적어도 15 wt%의 액체를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액체 제형은 하나 이상의 착색제를 포함할 수 있는 착색제를 적어도 20 wt% 포함한다. 상기 액체 제형 중 착색제의 총량은 적어도 30 wt%, 적어도 45 wt%, 또는 적어도 55 wt%일 수 있다. 착색제는 안료 또는 염료일 수 있다. 상기 액체 제형은 STP에서 비이클에 불용성인 착색제를 포함할 수 있다.
상기 액체 제형은 15 내지 80 wt%의 비이클 및 20 내지 85 wt%의 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 액체 제형은, 적합하게는 STP에서 액체인 비이클을 포함할 수 있다. 상기 비이클은 바람직하게 300 ℃ 초과, 바람직하게는 350 ℃ 초과, 더욱 바람직하게는 500 ℃ 초과의 끓는점(760 mmHg의 압력에서)을 갖는다. 이 끓는점은 1,150 ℃ 미만, 또는 1,000 ℃ 미만일 수 있다. 비이클의 녹는점은 0 ℃ 미만, 또는 -10 ℃ 미만일 수 있다.
단계 (ii)에서의 주입은 적어도 2 분, 예를 들어 적어도 10 분, 또는 적어도 30 분 동안 연속적으로 수행될 수 있다.
바람직하게는, 액체 제형은, 용융 폴리머 재료 내로 10 wt% 미만, 더욱 바람직하게는 7 wt% 미만, 또는 4 wt% 미만의 비이클을 도입하는 비율로 선택되고 주입된다. 적어도 0.01 wt%, 또는 적어도 0.10 wt%의 비이클이 도입될 수 있다. 즉, 제형과 용융 폴리머 재료 사이의 접촉 후, 혼합물 중 비이클의 양은 바람직하게는 10 wt% 미만, 7 wt% 미만, 또는 4 wt% 미만이다. 이 양은 적어도 0.01 wt%, 또는 적어도 0.10 wt%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 폴리머는 합성 열가소성 폴리머를 포함한다. 상기 폴리머는 바람직하게는 섬유로 형성될 수 있다. 상기 폴리머는 축합 폴리머(예를 들어, 물 및/또는 적절한 작용기(이는 하이드록실 및 카르복실산 화학종을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않음)를 갖는 캐리어의 존재하에 해중합될 수 있는 축합 폴리머)일 수 있다. 상기 폴리머는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리알킬렌 폴리머(예를 들어, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌), 폴리카프로락톤, 폴리카보네이트, 아크릴 및 아라미드로부터 선택될 수 있다. 바람직한 일 구현예에서, 상기 폴리머는 폴리에스테르이다.
상기 폴리머는 바람직하게는, 다음으로부터 선택될 수 있는 폴리에스테르를 포함한다: 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)(PTT), 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN), 폴리(1,4-사이클로-헥실렌디메틸렌) 테레프탈레이트(PCT), 폴리(에틸렌-co-1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트)(PETG), 코폴리(1,4-사이클로헥실렌 디메틸렌/에틸렌 테레프탈레이트)(PCTG), 폴리(1,4-사이클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트-코-이소프탈레이트)(PCTA), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트-코-이소프탈레이트(PETA), 폴리(락트산(PLA)), 폴리(글리콜산)(PGA), 및 이들 코폴리머의 블렌드. 상기 폴리머는 바람직하게는 PET를 포함하고, 더욱 바람직하게는 PET로 본질적으로 이루어진다.
폴리에스테르(예를 들어, PET)와 같은 전형적인 방사성(spinnable) 축합 폴리머는 250개 이하 또는 200개 이하의 반복 단위(예를 들어, 25,000 이하 또는 20,000 이하의 분자량)를 가질 수 있다. 반복 단위의 개수는 50 내지 200, 적합하게는 75 내지 200, 바람직하게는 75 내지 125 반복 단위의 범위일 수 있다. 전형적인 방사성 폴리머는 약 100개의 반복 단위를 가질 수 있다. 축합 폴리머는 선형일 수 있으며, 방사(spinning) 및 연신(drawing) 공정 동안 유도되는 높은 수준의 배향 및 결정도에 도달할 수 있다.
전형적인 방사성 폴리에스테르는 0.62 내지 1 dl/g 범위의 IV를 갖는다. 바람직한 폴리에스테르는, 표준 기술(예를 들어, ASTM D4603-03)을 사용하여 측정되었을 때, 0.5 내지 1.2 dl/g 범위의 IV를 갖는다.
상기 방법은 바람직하게는, 상기 주입기(I)가 막혔는지 또는 부분적으로 막혔는지를 감지하는 단계를 포함한다. 본 방법은, 예를 들어 상기 주입기(I)가 막히거나 부분적으로 막혔을 때 조작자에게 경고하기 위한, 경보의 출력을 포함할 수 있다. 상기 주입기(I)가 막혔는지 또는 부분적으로 막혔는지 감지하는 단계는, 상기 액체 제형의 압력을 모니터링하는 것 및/또는 상기 액체 제형의 압력의 변화를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 제1 측면의 방법에 사용하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 다음을 포함한다:
(i) 용융 폴리머의 통과를 위한 폴리머 흐름 도관을 포함하는 용융 가공 장치;
(ii) 액체 제형을 제1 흐름 경로를 통해 용융 가공 장치 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열된 주입기(I); 및
(iii) 상기 주입기(I)가, 액체 제형을 상기 제1 흐름 경로를 통해 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열된 제1 구성과, 상기 제1 흐름 경로가 제한되는 제2 구성 사이에서, 본 장치를 재구성하기 위한 수단.
상기 장치는 바람직하게는, 상기 장치가 상기 제1 구성에 있는 상태에서, 상기 주입기(I)가 액체 제형을 상기 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 주입하도록 작동될 수 있도록, 배열된다. 상기 장치는 바람직하게는, 상기 장치가 상기 제2 구성에 있는 상태에서, 상기 제1 흐름 경로는 중단되지만 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관에서 계속 흐를 수 있도록, 배열된다. 상기 장치는 바람직하게는, 상기 주입기(I)가 상기 장치의 다른 부분들로부터 체결해제(disengaged)될 수 있도록, 배열된다.
상기 장치는 바람직하게는, 상기 제2 구성에 있을 때, 상기 제1 흐름 경로가 폐쇄 및/또는 차단되도록 배열되며, 적합하게는 액체 제형이 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 주입될 수 없도록 배열된다. 상기 장치는 바람직하게는, 상기 제2 구성에 있을 때, 상기 제1 흐름 경로가 액체 제형이 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 주입되는 것을 방지하기 위해 실질적으로 완전히 폐쇄될 수 있도록, 배열된다.
상기 장치는 바람직하게는, 상기 제2 구성을 한정(define)하기 위해 상기 제1 흐름 경로가 상기 폴리머 흐름 도관에 대해 상대적으로 이동가능하도록 배열된다.
상기 장치에서, 상기 주입기(I)(및 바람직하게는 이와 결부된 상기 제1 흐름 경로)는 적합하게는, 상기 제2 구성을 한정하기 위해, 상기 폴리머 흐름 도관에 대해 상대적으로 이동가능하다.
상기 장치는 바람직하게는, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)가 상기 제2 구성을 정의하는 위치로 이동가능하도록 배열되는데, 이때, 상기 제2 구성에서는, 상기 제1 흐름 경로와 상기 폴리머 흐름 도관 사이의 유체 통로가 차단되며, 그에 따라, 액체 제형은 상기 제1 흐름 경로로부터 상기 폴리머 흐름 도관 내로 흐를 수 없다.
상기 장치에서, 일 구현예에서, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)는 상기 제2 구성을 한정하는 위치로 회전가능(rotatable) 또는 피봇가능(pivotable)할 수 있다.
상기 장치에서, 다른 구현예에서, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)는 상기 제2 구성을 한정하기 위해 병진 이동(예를 들어, 직선 이동)될 수 있다.
상기 제1 흐름 경로는 바람직하게는, 적합하게는 상기 주입기(I)의 구성요소인 도관(예를 들어, 파이프)을 포함한다. 상기 도관은 실질적으로 강성일 수 있으며, 또한 상기 도관은 적합하게는, 상기 주입기(I)의 몸체와 상기 폴리머 흐름 경로 사이에 실질적으로 강성인 연결부를 제공하도록, 배열될 수 있다. 상기 도관은 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 경로에 인접한 위치에서 해제가능하게 고정(예를 들어, 나사산 형성에 의해)되도록 배열된다.
상기 주입기(I)(예를 들어, 상기 도관)는 바람직하게는, 상기 장치가 상기 제1 구성에 있을 때, 이동가능한 몸체에 고정된다. 이동가능 몸체는 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 경로를 한정(define)하는 벽에 대해 상대적으로 고정된다. 상기 이동가능 몸체는 상기 제1 구성과 제2 구성 사이에서 본 장치를 이동시키기 위해 이동가능할 수 있다.
본 장치가 상기 제2 구성에 있을 때, 본 장치는 바람직하게는, 이동가능 몸체의 위치가 상기 제1 흐름 경로가 중단되도록 하는 위치에 있도록, 배열된다. 상기 이동가능 몸체는 회전(rotated) 이동 또는 피봇(pivoted) 이동, 또는 병진 및/또는 직선 이동되도록 배열될 수 있다.
상기 주입기(I)는 바람직하게는, 액체 제형을 상기 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달할 수 있는 위치로부터 멀어지도록 이동된다. 상기 주입기(I)는 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 도관으로부터 멀어지도록(그리고, 바람직하게는 상기 폴리머 흐름 도관에 복귀되도록) 배열되며, 바람직하게는, 그에 따라, 상기 주입기(I)와 상기 폴리머 흐름 도관 사이에 물리적 및/또는 작동적 연결이 존재하지 않도록 배열된다. 본 장치는 바람직하게는, 그러한 이동 동안, 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐를 수 있도록, 배열된다.
상기 장치는 주입기(I)를 대체하도록 배열될 수 있는 주입기(II)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 장치는, 본 장치가 상기 제1 구성과 제2 구성 사이에서 이동되는 전체 시간 동안, 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관에서 연속적으로(continuously) 및/또는 중단없이(uninterruptedly) 흐를 수 있도록, 배열된다.
일 구현예(A)에서, 상기 장치의 상기 폴리머 흐름 도관은 액체 제형의 통과를 위한 고정 도관(I) 및 이동가능 구역을 포함하고, 상기 이동가능 구역은 액체 제형을 위한 제1 도관 및 액체 제형을 위한 제2 도관을 포함한다. 본 장치는, 상기 장치를 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동시킬 때, 고정 도관(I)에 대해 상대적인 상기 이동가능 구역의 이동을 위해 배열될 수 있다. 바람직하게는, 본 장치는, 앞에서 언급된 바와 같이 상기 장치를 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동시킬 때, 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 항상 흐를 수 있도록, 배열된다. 바람직하게는, 본 장치는, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동하는 동안 어떠한 단계에서도 폴리머 흐름 도관이 완전히 폐쇄되지 않도록, 배열된다. 바람직하게는, 본 장치는, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로의 이동의 전체 동안에 상기 제1 도관 또는 상기 제2 도관 중 적어도 하나가 상기 폴리머 흐름 도관을 따른 폴리머의 통과를 허용하도록 배치되도록, 배열된다. 바람직하게는, 본 장치는, 상기 제1 및 제2 구성 사이의 이동 동안 일부 단계에서, 상기 제1 도관의 일부분 및 상기 제2 도관의 일부분이 상기 폴리머 흐름 도관을 따른 폴리머의 통과를 허용하도록 동시에 배열되도록, 배열된다. 바람직하게는, 본 장치는, 상기 장치가 상기 제1 구성에 있을 때, 상기 폴리머 흐름 도관이 상기 고정 도관(I) 및 상기 제1 도관(적합하게는 이들은 정렬됨)을 포함하도록, 배열된다. 바람직하게는, 본 장치는, 상기 장치가 상기 제2 구성에 있을 때, 상기 폴리머 흐름 도관이 상기 고정 도관(I) 및 상기 제2 도관(적합하게는 이들은 단계 (iii)에서 본 장치를 제2 구성으로 이동시킬 때 정렬됨)을 포함하도록, 배열된다.
상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I), 상기 제1 도관 및 상기 제2 도관을 포함하는 상기 이동가능 구역, 및 고정 도관(II)을 포함할 수 있으며, 상기 고정 도관 (I) 또는 (II) 중 하나는 이동가능 구역의 상류에 있고, 상기 고정 도관 (I) 또는 (II) 중 다른 하나는 상기 이동가능 구역의 하류에 있다. 상기 장치는 바람직하게는, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동할 때, 상기 이동가능 구역이 상기 제1 구성(여기서, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I), 상기 이동가능 구역의 상기 제1 도관, 및 상기 고정 도관(I)을 포함함)으로부터, 상기 제2 구성(여기서, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 고정 도관(I), 상기 이동가능 구역의 상기 제2 도관, 및 상기 고정 도관(II)을 포함함)으로 이동하도록, 배열된다.
일 구현예(B)에서, 상기 장치는 상기 주입기(I) 및 주입기(II)를 포함할 수 있다. 상기 장치는 바람직하게는, 상기 제1 흐름 경로가 중단되고 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐르는 상기 제2 구성에서, 상기 주입기(II)가 상기 폴리머 흐름 도관에 인접하게 배치될 수 있도록, 그에 따라, 상기 주입기(II)가 액체 제형을 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달할 수 있도록, 배열된다. 상기 주입기(II)는, 액체 제형을 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 주입하도록, 작동될 수 있다. 상기 장치는, 상기 주입기(II)가 앞에서 언급된 바와 같이 액체 제형을 주입하도록 작동될 때, 적합하게는 주입기(I)가 액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입할 수 없도록, 배열될 수 있다.
구현예 (A) 및 (B)는 조합될 수 있다. 이 경우에, 상기 장치에서, 상기 주입기(I)는 상기 이동가능 구역의 상기 제1 도관과 결부될 수 있고, 상기 주입기(II)는 상기 이동가능 구역의 상기 제2 도관과 결부될 수 있다.
상기 폴리머 흐름 도관은 바람직하게는, 용융 폴리머를 압출하도록 배열된 압출기의 일부분이다. 폴리머 흐름 도관의 하류에서, 본 장치는, 제품(예를 들어, 시트 또는 섬유)을 형성하기 위해 용융 폴리머를 사출 성형 또는 압출하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 장치는, 상기 폴리머 흐름 도관으로부터 공급되도록 배열된 복수의(예를 들어, 적어도 4개의) 방사 장치를 포함할 수 있으며, 따라서, 복수의(예를 들어, 적어도 4개의) 길이들의 섬유가 제조될 수 있다.
상기 장치는 제1 측면에 따라 기술된 액체 제형을 함유할 수 있다.
상기 장치는 제1 측면에 따라 기술된 바와 같은 폴리머를 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 주입기(I)가 막혔는지 또는 부분적으로 막혔는지를 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 상기 장치는, 예를 들어 상기 주입기(I)가 막히거나 부분적으로 막혔을 때 조작자에게 경고하기 위한, 경보를 포함할 수 있다. 상기 장치는, 상기 액체 제형의 압력을 모니터링하기 위한 및/또는 상기 액체 제형의 압력 변화를 모니터링하기 위한, 하나 이상의 압력 모니터링 장치를 포함할 수 있다.
상기 장치는, 제1 구성(여기서, 상기 주입기(I)는 상기 제1 흐름 경로를 통해 액체 제형을 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열됨)과 제2 구성(여기서, 상기 제1 흐름 경로는 제한되어 있음) 사이에서 본 장치를 재구성하기 위한 구동기(driver) 또는 작동기(actuator)를 포함할 수 있다.
상기 장치는 바람직하게는, 상기 주입기(I)의 상류에 있으며 액체 제형을 상기 주입기(I)로 펌핑하도록 배열되어 있는 제1 펌프를 포함한다. 상기 장치는 상기 주입기(I)의 상류에 있는 제2 펌프를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프는 상기 유체 경로에 직렬로 배열되며, 상기 제1 펌프는 상기 제2 펌프의 상류에 있다.
도관(A)은 바람직하게는, 상기 제1 펌프와 상기 제2 펌프 사이에 제공된다. 상기 도관(A)은 25 mm 미만의 내부 직경을 가질 수 있며; 상기 내부 직경은 적어도 1 mm일 수 있다.
상기 제1 펌프는 바람직하게는, 대기압보다 큰 압력에서, (적합하게는 상기 도관(A)을 통해) 제2 펌프의 입구 내로 액체 제형을 공급(예를 들어, 범람 공급(flood feed))하도록 배열된다. 압력은 적합하게는, 100 kPa(1 bar) 초과, 바람직하게는 200 kPa(2 bar) 초과, 더욱 바람직하게는 250 kPa(2.5 bar) 초과이다. 압력은 적합하게는, 1,000 kPa(10 bar) 미만, 바람직하게는 500 kPa(5 bar) 미만이다.
상기 제2 펌프의 상기 펌프 몸체는, 펌프 몸체 내의 액체 제형의 압력을 모니터링하기 위한 압력 모니터링 장치(Q)(예를 들어, 압력 변환기)를 포함할 수 있다. 상기 장치는 적합하게는, 장치(Q)로부터의 압력 정보가 처리 유닛으로 통신가능하도록, 배열된다.
상기 제2 펌프는 적합하게는, 압력을 적어도 10,000 kPa(100 bar) 만큼, 더욱 바람직하게는 적어도 15,000 kPa(150 bar) 만큼, 특히 적어도 19,000 kPa(190 bar) 만큼 증가시키도록, 배열된다.
상기 장치는 적합하게는, 제2 펌프의 하류에서 액체 제형의 압력을 모니터링하기 위한 압력 모니터링 장치(R)(예를 들어, 압력 변환기)를 포함한다. 본 장치는 적합하게는, 장치(R)로부터의 압력 정보가 처리 유닛으로 통신가능하도록, 배열된다.
상기 장치는 바람직하게는(그러나, 필수적이지는 않지만), 예를 들어 액체 제형이 제2 펌프 내로 유입되기 직전에 액체 제형의 압력을 모니터링하기 위해, 상기 제2 펌프의 상류에서 액체 제형의 압력을 모니터링하기 위한 압력 모니터링 장치(S)(예를 들어, 압력 변환기)를 포함한다. 본 장치는 적합하게는, 압력 모니터링 장치(S)로부터의 압력 정보가 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)으로 통신가능하도록, 배열된다.
바람직하게는, 상기 제1 펌프는 제2 펌프의 상류에 제공되고, 적합하게는 저장소가 제1 펌프의 상류에 있으며, 이때, 저장소는 적합하게는, 도관(B)을 통해 제1 펌프에 연결되고, 도관(B)은 4 내지 20 mm 범위의 내부 직경을 가질 수 있다. 도관(B)은 바람직하게는, 상기 저장소와 제1 펌프 사이에 중단없는 유체 연결을 제공한다. 설명된 도관(A)은 적합하게는, 제1 펌프로부터 제2 펌프로 유체 제형을 통과시키기 위해 제1 펌프와 제2 펌프 사이에서 연장한다.
저장소는 바람직하게는, 1,200 kPa(1.2 bar) 미만의 압력에서 유체 제형을 제1 펌프의 입구로 전달하도록 배열된다. 상기 저장소는 바람직하게는 대기압에 개방된다. 상기 저장소는 바람직하게는 별도로 가압되지 않는다. 적합하게는, 본 장치는, 제1 펌프의 입구에서의 압력이 저장소 내의 유체의 정적 헤드 및 대기압에 의해 규정되도록 그리고 저장소를 가압하기 위한 추가 수단이 제공되지 않도록, 배열된다. 바람직하게는, 저장소 및 제1 펌프는 저장소로부터의 유체에 의한 제1 펌프의 범람 흡입(flooded suction)을 위해 배열되며, 즉, 저장소로부터의 유체는 제1 펌프 내로 효과적으로 "들이부어(poured)"진다.
저장소는 1 내지 50 리터, 바람직하게는 1 내지 20 리터, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 리터 범위의 부피를 가질 수 있다. 본 장치에 의해 주입된 유체 제형의 정체(identity)(예를 들어, 색상)를 변경하기 위해, 제1 펌프 및 저장소(그 안에 함유된 유체 제형 포함)는 본 장치의 다른 부분들로부터 체결해제(disengaged)되어 제거될 수 있다. 이것을 한 사람이 수행할 수 있게 하기 위해, 저장소는 적합하게는, 설명된 바람직한 부피를 갖는다.
상기 장치는 바람직하게는 유체 제형을 위한 저장 용기를 포함하고, 상기 저장 용기는 유체 제형을 상기 저장소 내로 전달하도록 배열된다. 상기 저장 용기는 액체 제형의 제조자에 의해 공급될 수 있다. 저장 용기는 적어도 10 리터, 바람직하게는 적어도 20 리터의 부피를 가질 수 있다. 저장 용기의 부피는 100 리터 미만일 수 있다. 저장 용기의 부피는 바람직하게는 저장소의 부피와 동일하거나, 더욱 바람직하게는 그보다 더 크다.
저장소는 본 명세서에 기술된 바와 같은 액체 제형의 임의의 특징을 갖는 액체 제형을 함유할 수 있다.
저장 용기는 후술하는 액체 제형의 임의의 특징을 갖는 액체 제형을 함유할 수 있다.
저장소 및 저장 용기는 바람직하게는 동일한 액체 제형을 함유한다.
본 장치는 용융된 폴리머 재료 내로 주입하고자 하는 액체 제형의 양에 따라 상기 제1 펌프(예를 들어, 그 속력)를 제어하도록 배열될 수 있다. 적합하게는, 제1 펌프의 기능은 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)에 설정된 파라미터에 따라 액체 제형을 계량하는 것이다.
본 장치는, (예를 들어 상기 압력 모니터링 장치(S)에 의해 평가된) 압력에 따라 상기 제2 펌프(예를 들어, 그 속력)를 자동으로 제어하도록 배열될 수 있다. 적합하게는, 제2 펌프의 기능은 액체 제형이 용융된 폴리머 재료 내로 주입될 수 있도록 액체 제형의 압력을 증가시키는 것이다. 적합하게는, 압력 모니터링 장치(S)에 의해 평가되는 제2 펌프의 입구에서의 압력은, 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)을 통해, 일관되고 미리 결정된 설정치로 유지된다.
상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프는 바람직하게는 독립적으로 작동가능하다. 바람직하게는, 제1 펌프의 속력은 제2 펌프의 속력과 독립적으로 조정될 수 있며; 바람직하게는 제2 펌프의 속력은 제1 펌프의 속력과 독립적으로 조정될 수 있다.
그를 통해 액체 제형이 용융된 폴리머 재료 내로 전달될 수 있는 본 장치의 상기 저장소와 상기 출구 사이에서, 상기 장치는 바람직하게는 오로지 2개의 펌프, 즉 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 포함한다.
압력 모니터링 장치(T)가 바람직하게는, 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머의 압력을 모니터링하기 위해, 적합하게는 액체 제형의 용융 폴리머 내로의 주입 위치에 근접하게, 제공된다. 상기 압력에 관한 정보는 적합하게는, 본 장치의 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)에 통신되도록 배열된다.
일 구현예에서, 본 장치는, 그것과 유압식으로(hydraulically) 연결된 용융 폴리머의 압력을 추적하도록 배열될 수 있다. 주입기(I)는 적합하게는, 압력 모니터링 장치(R)에 의해 평가된 압력이 미리 결정된 압력 수준에 도달할 때, 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)에 의해 개방된다. 미리 결정된 압력 수준은, 압력 모니터링 장치(T)에 의해 평가된 폴리머 압력과 같거나 또는 그보다 약간 높을 수 있다. 밸브가 개방되면, 용융 폴리머 및 주입기(I)는 유압식으로(hydraulically) 연결되고, 장치 (R) 및 (T)에 의해 모니터링되는 압력은 밀접하게 연결된 채로 유지될 것이다. 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)은 압력 모니터링 장치(S)에 의한 일정한 압력 평가를 유지하기 위해 제2 펌프의 속력을 적합하게 조절할 것이다.
다른 구현예에서, 본 주입 장치는, 액체 제형을 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛) 상에 직접 설정된 압력으로 제어하는 주입기(I)를 개방하도록 배열될 수 있다. 주입기(I)가 개방되면, 용융 폴리머 및 주입기(I)는 유압식으로 연결되고, 장치 (R) 및 (T)에 의해 모니터링된 압력은 밀접하게 연결된 채로 유지될 것이다. 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)은 장치(S)에 의한 일정한 압력 평가를 유지하기 위해 제2 펌프의 속력을 조절할 수 있다.
본 주입 장치(예를 들어, 그것의 처리 유닛 또는 상기 처리 유닛)는 용융 폴리머의 압력에 대한 주기적 피드백을 수신할 수 있고, 본 장치(예를 들어, 처리 유닛 또는 상기 처리 유닛)는 주입기(I)에 의한 주입 압력을 모니터링하고, 평가된 용융 폴리머 압력 또는 프로그램된 압력 범위 한계와 비교하고, 그에 따라 조작자에게 피드백하도록 적합하게 프로그램된다. 액체 제형 압력과 용융 폴리머 압력(모니터링된 또는 프로그래밍된) 사이의 상당한 편차는 잘못된 기능의 지표로서 사용될 수 있으며, 시스템 경보 또는 제어된 주입 시스템 종료를 촉발할 수 있다.
상기 장치는 바람직하게는, 액체 제형과 용융 폴리머의 혼합을 용이하게 하기 위한 혼합 수단을 포함한다. 혼합 수단은 정적 또는 동적 혼합기를 사용함으로써 제공될 수 있다. 액체 제형이 폴리머의 용융상(melt phase)에 첨가되는 적용에서는, 즉 소량의 저점도 유체가 다량의 고점도 유체와 혼합될 필요가 있는 적용에서는, 동적 혼합기가 바람직하다. 공동 전달 혼합기(cavity transfer mixers)는, 요구되는 고전단 공정이 제어 가능한 방식으로 적용되는 것을 가능하게 하는 혼합기의 길이를 따라 가해지는 높은 분배 혼합력으로 인해 특히 바람직하다. 액체 제형 및 폴리머 재료의 접촉점의 하류에, 섬유를 한정(define)하도록 폴리머 재료를 방사하기 위한 방사 수단이 존재할 수 있다.
제1 펌프의 입구 및 출구 사이의 압력차가 8 bar 미만, 예를 들어 5 bar 미만, 또는 3 bar 미만이 되도록, 상기 주입 장치의 처리 유닛(또는 상기 처리 유닛)은 상기 제1 펌프를 작동시키도록 적합하게 배열된다. 이 경우, 제1 펌프는 사용중인 액체 제형의 압력을 크게 증가시키지 않도록 배열될 수 있다. 제1 펌프의 주요 기능은 제형을 계량하는 것일 수 있다. 제2 펌프는 사용중인 액체 제형의 압력을 상당히 증가시키기 위해, 적합하게는 상기 처리 유닛의 제어하에, 작동될 수 있다. 따라서, 상기 장치의 처리 유닛은 상기 제2 펌프의 입구와 출구 사이의 압력차가 10,000 kPa 초과 또는 15,000 kPa 초과가 되도록 상기 제2 펌프를 작동시키도록 적합하게 배열된다. 처리 유닛은 또한, 제1 펌프의 바로 하류의 압력을 실질적으로 일정하게 유지함으로써, 제1 펌프에 의한 계량을 제어할 수 있다.
설명된 바와 같이, 본 장치는 적합하게는, 제1 펌프 및 제2 펌프를 제어 및/또는 모니터링하기 위한 처리 유닛을 포함한다. 처리 유닛은 제2 펌프의 입구 및 출구에서의 압력을 모니터링하기 위해, 적합하게는 앞에서 언급된 바와 같이, 압력 모니터링 장치 (S) 및 (R)로부터 정보를 수신하도록 적합하게 배열된다. 상기 처리 유닛은 용융 가공 장치로부터 정보를 수신하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 용융 폴리머의 압력에 관한 정보는 적합하게는 처리 유닛에 통신된다. 용융된 폴리머의 유량에 관한 정보 또한 처리 유닛에 통신될 수 있다. 제2 펌프의 하류에 있는 주입기(I)의 상태에 관한 정보는 처리 유닛에 통신될 수 있다.
본 장치는 적합하게는 사용자가 공정 정보를 입력하는데 사용될 수 있는 사용자 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 다음 중 하나 이상이 사용자에 의해 입력될 수 있다: 용융 가공 장치 처리량, 주입점 압력(injection point pressure), 및 LDR(Let-Down-Ratio: 배합비).
상기 제1 펌프는 바람직하게는 진행 공동 펌프(progressing cavity pump: PCP)이다. 상기 제2 펌프는 바람직하게는 PCP이다.
상기 주입기(I)(및 적합하게는, 제공된 경우, 주입기(II))는 바람직하게는 연장된 도관(elongate conduit) 및 연장된 핀(elongate pin)을 포함하며, 이때, 연장된 핀은 도관 내에서 이동가능하여, 도관의 출구로부터의 액체 제형의 흐름을 허용 또는 방지하도록 도관을 개방 또는 폐쇄한다. 핀은 바람직하게는 상기 출구의 출구면까지 연장하도록 배열되며, 그에 따라, 그것은 출구면과 끝을 맞추거나 그 너머로 연장(즉, 출구의 하류로)하며, 그에 따라, 액체 제형은 연장된 도관으로부터 완전히 배출될 수 있으며, 및/또는, 아무것도 출구와 결부된 임의의 데드 스팟(dead-spot) 내에 보유되지 않는다.
본 명세서에 기술된 임의의 발명 또는 구현예의 임의의 특징은 본 명세서에 기술된 임의의 다른 발명과, 필요한 변경을 가하여, 조합될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 특정 구현예들이 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 주입기의 단면도이다.
도 3의 3(a)는 작동 구성에 있을 때 주입기/압출기 조립체의 측면 입면도의 부분 단면도이다.
도 3의 3(b)는 도 3의 3(a)의 III(b)-III(b) 선을 따른 부분 단면도이다.
도 3의 3(c) 및 3(d)는 조립체가 중간 구성(intermediate configuration)으로 배열된 것을 제외하고는 도 3의 3(a) 및 3(b)와 유사하다.
도 3의 3(e) 및 3(f)는 조립체가 분해 구성(disassembled configuration)으로 배열된 것을 제외하고는 도 3의 3(a) 및 3(b)와 유사하다.
도 4의 4(a)는 작동 구성에 있는 다른 주입기/압출기 조립체의 개략적인 측면 입면도의 부분 단면도이다.
도 4의 4(b)는 도 4의 4(a)의 IV(b)-IV(b) 선을 따른 부분 단면도이다.
도 4의 4(c) 및 4(d)는 조립체가 중간 구성으로 배열된 것을 제외하고는 도 4의 4(a) 및 4(b)와 유사하다.
도 5의 5(a)는 작동 구성에 있는 다른 주입기/압출기 조립체의 개략적인 측면 입면도의 부분 단면도이다.
도 5의 5(b)는 도 5의 5(a)의 V(b)-V(b) 선을 따른 부분 단면도이다.
도 5의 5(c) 및 5(d)는 조립체가 중간 구성으로 배열된 것을 제외하고는 도 5의 5(a) 및 5(b)와 유사하다.
도 5의 5(e) 및 5(f)는 조립체가 분해 구성으로 배열된 것을 제외하고는 도 5의 5(a) 및 5(b)와 유사하다.
도 6의 6(a)는 제1 작동 구성에 있는 압출기 및 2개의 주입기를 포함하는 다른 조립체의 개략도이다.
도 6의 6(b)는 제2 작동 구성에 있는 도 6의 6(a) 조립체의 개략도이다.
도 6의 6(c)는 분해 구성에 있는 도 6의 6(a) 및 6(b) 조립체의 개략도이다.
도 7의 7(a)는 작동 구성에 있는 다른 주입기/압출기 조립체의 개략적인 측면 입면도의 부분 단면도이다.
도 7의 7(b)는 도 7의 7(a)의 VII(b)-VII(b) 선을 따른 부분 단면도이다.
도 7의 7(c) 및 7(d)는 조립체가 중간 구성으로 배열된 것을 제외하고는 도 7의 7(a) 및 7(b)와 유사하다.
도 7의 7(e) 및 7(f)는 조립체가 분해 구성으로 배열된 것을 제외하고는 도 7의 7(a) 및 7(b)와 유사하다.
도 8의 8(a)는 하나의 구성에서의 원통형 스풀의 부분들의 개략도이다.
도 8의 8(b)는 도 8의 8(a) 방향에 대해 90°회전된 도 8의 8(a)의 스풀의 개략도이다.
도 9의 9(a)는 제1 작동 구성에 있는 압출기 및 2개의 주입기를 포함하는 다른 조립체의 개략도이다.
도 9의 9(b)는 제2 작동 구성에 있는 도 9의 9(a) 조립체의 개략도이다.
도 9의 9(c)는 분해 구성에 있는 도 9의 9(a) 및 9(b) 조립체의 개략도이다.
도면에서, 동일하거나 유사한 부품에는 동일한 지시 번호가 표시되어 있다.
액체 제형을 용융 폴리머 내로 고압으로 주입하기 위한 주입 장치가 도 1에 도시되어 있다. 상기 장치는 주위 온도 및 압력에서 액체 제형을 함유하고 제1 진행 공동 펌프(PCP)(4)의 펌프 몸체(3)에 범람 공급(flood feed)하도록 배열된 저장소(2)를 포함한다. 제1 PCP(4)는 모터(6)에 의해 구동되고 액체 제형을 제2 PCP(8) 내로 정확하게 계량하도록 배열되며, 제2 PCP(8)는 제1 PCP의 하류에 있고, 모터(10)에 의해 구동되며, 액체 제형의 압력을 200 bar 이상까지 증가시키도록 배열된다. 압력 변환기(12)는 제1 및 제2 PCP(4, 8) 사이의 흐름 라인에 배치된다.
제2 PCP(8)의 출구 근처에는, 제2 PCP(8)를 빠져나가는 유체의 압력을 모니터링하도록 배열된 제2 압력 변환기(13)가 제공된다.
펌프(8)의 하류에는 주입기(14)가 배치되는데, 주입기(14)는 작동기(15)에 의해 제어되며, 또한 주입기(14)는, 액체 제형이, 도관(17) 및 출구(21)를 통해, 출구(21)의 하류에 제공된 압출기(19) 내에 존재하는 가압된 용융 폴리머 스트림(18) 내로 전달되는 것을 제어하도록 배열된다. 도관(17)은 압출기의 벽에 나사산에 의해 체결된다. 압출기는 폴리머 스트림의 압력을 모니터링하기 위한 결부된 압력 변환기(20)를 포함한다.
사용시, 상기 장치는 제1 PCP가 계량 펌프로서 작용하도록 제어된다. 제1 PCP는, 폴리머가 시트 제품, 프로파일 제품, 및 텍스타일 필라멘트와 같은 제품으로 압출되기 전에, 액체 제형의 연속 스트림을, 정확하게 그리고 압출기(19)에서의 폴리머의 실시간 처리량에 따라, 전달하도록, 그에 따라, 관련 첨가제를 포함하는 액체 제형을 폴리머 내로 정확하게 전달하도록, 구동된다.
압출기 내의 가압된 용융 폴리머 스트림 내의 압력은 제1 PCP(4)에 의해 전달될 수 있는 압력보다 상당히 클 것이다. 따라서, 상기 장치가 초기에 작동될 때, 주입기(14)는 폐쇄되어, 상기 장치를 가압된 용융 폴리머 스트림으로부터 격리시킨다. 제1 PCP(4)는 제2 PCP(8)의 입구(22)에 대해 액체 제형을 계량하도록 작동되며, 이때, 제1 및 제2 펌프(4, 8) 사이의 압력은 압력 변환기(12)에 의해 모니터링된다. 미리 설정된 압력이 달성될 때까지 압력 변환기(12)에서 압력이 상승하도록 허용된다. 이러한 미리 설정된 압력은 상대적으로 낮으며, 펌프(4)의 바람직한 배출 압력 능력과 일치하도록 선택된다. 이것은 전형적으로 2 내지 3 bar이다.
미리 설정된 압력에 도달하면, 제2 PCP(8)는 모터(10)에 의해 구동되어, 액체 제형을 압력 변환기(12)/입구(22)로부터 멀어지도록 이송하며, 동시에, 압력 변환기(12)에 의해 측정된 바와 같이 미리 설정된 압력을 유지한다. 모터(10)의 속력은 비례 적분 미분(PID) 루프 제어를 사용하여 연속적으로 조정되어, 변환기(12)에서, 미리 설정된 압력을 가능한 한 정확하게 유지하는데, 이는, 밝혀진 바와 같이, 제1 펌프(4)의 일정하고 능동적으로 제어되는 배출 압력을 유지함으로써, 펌프(4)의 계량 정확도가 최적화되기 때문이다.
펌프(8)가 액체 제형을 펌프(4)로부터 멀어지도록 이송함에 따라, 압력이 폐쇄된 주입기(14) 내에서 발생된다. 압력은 제2 압력 변환기(13)에 의해 모니터링된다. 주입기(14)는, 변환기(13)에서의 압력이 압출기(19) 내의 용융 폴리머 스트림의 압력과 같거나 이보다 약간 높아질 때까지, 닫힌 채로 유지된다. 용융 폴리머의 압력은 추가 압력 변환기(20)에 의해 평가될 수 있다. 대안적으로, 폴리머의 압력은 주어진 세트의 폴리머 가공 조건들에 대해 알려질 수 있으며, 그 다음, 주입 장치로 프로그래밍될 수 있다.
변환기(13)에서의 액체 제형의 압력이 적합한 수준(즉, 용융 폴리머 스트림의 압력 이상)에 도달하면, 작동기(15)는 주입기(14)를 개방시키도록 작동되어, 액체 제형이 용융 폴리머 스트림 내로 흘러들어가도록 한다. 결과적으로, 변환기(13)에서의 액체 제형의 압력은 주입 위치에서 압출기(19) 내의 용융 폴리머 스트림의 압력과 즉시 동일하게될 것이다. 이 시간 동안, 펌프(8)의 회전 속력은 변환기(12)에서 미리 설정된 압력을 유지하기 위해 필요한 대로 조절될 것이다.
변환기(12)에서 압력을 유지하기 위해 PID 루프 제어를 사용함으로써, 주입 장치는 압출기(19) 내의 용융 폴리머 스트림의 변화에 대해 신속하게 자동적으로 조절할 수 있다.
도 2를 참조하면, 주입기(14)는 일 단부에서 출구(21)에 인접한 외부에 형성된 나사산 영역(23)을 포함하고, 다른 단부에서 결합 하우징(26)을 통해 상류 도관(25)(도 1)에 연결되도록 배열되어, 액체 제형이 도관(25)으로부터 주입기 내로 전달되도록 할 수 있다.
주입기는 연장된 도관(27)을 포함하는데, 연장된 도관(27) 내에는, 뾰족한 단부(29)를 갖는 연장된 핀(28)이 활주가능하게 배열된다. 뾰족한 단부(29)는 출구(21) 내에서 연장하도록 배열되며, 그에 따라, 도관(27)으로부터 모든 액체 제형을 배출하는 것이 가능해지며, 및/또는, 액체 제형이 보유될 수 있는 "데드 스팟"이 존재하지 않게 된다. 핀(28)은 어댑터(30) 및 공압 실린더(31)에 작동가능하게 연결되어 있으며, 공압 실린더(31)는 핀(28)을 출구(21)를 향하여 그리고 출구(21)로부터 멀리 이동시키도록 작동가능하며, 그에 따라, 출구를 폐쇄/개방할 수 있으며, 또한, 주입기로부터의 액체 제형의 배출을 제어할 수 있다.
본 명세서의 배경기술에서 설명된 바와 같이, 출구(21)가 사용 중에 막힐 수 있는 위험이 있으며, 이는 주입기(14)로부터의 액체의 흐름이 제한되거나 중단되는 것을 초래한다. 이 문제를 해결함과 동시에, 압출기(19) 내의 흐름 또는 폴리머를 감압 및/또는 정지시킬 필요성(이는 주입 장치의 상당한 "정지 시간(down-time)"을 초래할 수 있음)을 방지하기 위해서, 주입 장치는 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이 개조될 수 있다.
도 3의 3(a) 및 3(b)를 참조하면, 스풀(34)은 압출기(19)의 벽(35) 내에 회전가능하게 장착되며, 또한 스풀(34)은, 폴리머 스트림(18)이 통과해 흐르는 압출기(19)의 연장 범위에 대해 실질적으로 직각으로 연장하는 축을 중심으로 회전하도록 배열된다. 스풀(34)은 주입기(14)의 도관(27)에 나사산에 의해 체결되며, 그에 따라, 주입기는 액체 제형을 그것의 출구(21)를 통해 압출기 내의 폴리머(18) 내로 주입할 수 있다. 주입기(14)에 막힘(또는, 부분 막힘)이 존재하게 되거나 및/또는 이와 달리 주입기/압출기 조립체로부터 주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직하게 될 때까지, 도 3의 3(a)/3(b)의 구성은 액체 제형이 폴리머 스트림(18) 내로 주입되는 상태로 유지될 수 있다.
주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직한 경우, 스풀(34)(및 이와 결부된 주입기(14))은 도 3의 3(d)의 화살표(36)로 표시된 바와 같이 180 도 회전하여, 도 3의 3(d)에 도시된 중간 구성으로 전환된다. 이것은 비교적 신속하게 수행될 수 있고, 폴리머 스트림(18)의 압력 및 흐름은 이동 전체에 걸쳐 유지될 수 있다. 도 3의 3(d) 구성에 있을 때, 압출기(19)의 벽(35)의 개구(37)는 스풀의 표면에 의해 폐쇄된다.
그 다음, 주입기(14)는 스풀(34)로부터 체결해제되어, 도 3의 3(e) 및 3(f)의 분해 구성(disassembled configuration)을 한정(define)할 수 있다. 그 다음, 주입기(14)는 세정될 수 있으며, 및/또는, 대안적인 주입기가 선택될 수 있다. 이어서, 선택된 주입기는 도 3의 3(e)/3(f) 구성에 있을 때 스풀(34)과 다시 체결될 수 있으며, 그 결과, 도 3의 3(c)/3(d) 구성을 다시 한정하게 된다. 그 다음, 스풀(34)(및 이와 결부된 주입기(14))은 도 3의 3(c)/3(d) 구성으로부터 도 3의 3(a)/3(b) 구성까지 다시 회전될 수 있으며, 그 다음, 주입기는 액체 제형을 폴리머 재료 내로 주입하도록 작동될 수 있다. 유리하게는, 도 3의 3(a)/3(b) 구성으로부터 도 3의 3(e)/3(f) 구성까지 이동한 후 다시 되돌아오는 동안, 폴리머 압력 및 흐름이 유지될 수 있다. 결과적으로, 임의의 하류 장치(예를 들어, 방사기 및/또는 권취 메커니즘)는 전체 공정 동안 작동 상태를 유지함으로써, 정지 시간(downtime) 및/또는 생산 낭비(wasted production)를 최소화할 수 있다.
상기 기술된 문제점들을 해결하기 위한 대안적인 장치가 도 4에 도시되어 있다. 이 경우에, 주입기(14)의 도관(27)은 활주가능한 플레이트(40)의 개구에 나사산 체결된다. 플레이트(40)는, 폴리머(18)가 통과해 흐르는 각각의 흐름 채널(46, 48) 사이에 선택적으로(selectively) 삽입되도록 배열된 2개의 짧은 채널(42, 44)을 포함한다. 채널들(42, 44) 중 각각의 하나가 흐름 채널들(46, 48)과 정렬될 때, 폴리머(18)의 흐름을 위한 중단되지 않은 채널(uninterrupted channel)은, 이 배열(arrangement)의 측면(47)으로부터 측면(49)까지 한정(defined)된다(도 4의 4(b)).
도 4의 4(a)에서, 채널(42)은 흐름 채널(46, 48)과 정렬되는 것으로 도시되어 있으며, 따라서, 주입기(14)는 압출기 내의 폴리머(18) 내로 액체 제형을 주입하도록 배치된다. 주입기에 막힘(또는, 부분 막힘)이 존재하게 되거나, 및/또는, 이와 달리 도 4의 주입기/압출기 조립체로부터 주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직하게 될 때까지, 이 구성은 액체 제형이 폴리머 스트림(18) 내로 주입되는 상태로 유지될 수 있다.
주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직한 경우, 플레이트(40)는 도 4의 4(a)/4(b)의 위치로부터 도 4의 4(c)/4(d)에 도시된 위치로 활주된다. 도 4의 4(c)/4(d) 구성에 있을 때, 주입기(14)는 더 이상 흐름 채널(46, 48)과 정렬되지 않고, 그 출구는 효과적으로 폐쇄되어, 액체 제형은 더 이상 주입기로부터 흘러나올 수 없다. 그러나, 플레이트(40)에 한정된(defined) 채널(44)은 이제 흐름 채널(46, 48)과 정렬되므로, 폴리머(18)는 여전히 채널(44)을 통해 채널(46, 48)에서 흐를 수 있다.
따라서, 주입기가 채널(46, 48)과의 정렬 상태로부터 빠져나와 도 4의 4(c)/4(d) 구성까지 이동할 때, 압출기 내의 폴리머(18)의 압력이 유지될 수 있다. 도 4의 4(c)/4(d) 구성에 있을 때, 주입기(14)는 플레이트(40)로부터 체결해제되어 세정될 수 있다. 제거된 주입기는 이어서 플레이트(40)와 다시 체결될 수 있다(또는, 대안적인 주입기가 플레이트와 체결될 수 있다). 정해진 순서에 따라, 플레이트(40)는 도 4의 4(c)/4(d) 구성으로부터, 주입기가 액체 제형을 폴리머(18) 내로 다시 주입할 수 있게 되는 도 4의 4(a)/4(b) 구성까지 다시 활주될 수 있다.
기술된 상기 문제점들을 해결하기 위한 다른 대안적인 장치가 도 5에 도시되어 있다. 이 경우에, 원통형 스풀(50)은 2개의 짧은 채널(52, 54)을 포함한다. 주입기(14)의 도관(27)은 채널(52)과 협동(cooperate)하며, 액체 제형을 채널(52) 내로 주입하도록 배열된다. 스풀(50)은 대응하는 원통형 채널에 활주가능하게 체결되고, 도 5의 5(a)/5(b)에 도시된 제1 구성(여기서, 채널(52)은 폴리머(18)가 흐르는 흐름 채널(56, 58)과 정렬됨)과 도 5의 5(c)/5(d)에 도시된 제2 구성(여기서, 채널(52)은 채널(56, 58)과의 정렬 상태에서 벗어나서, 채널(54)이 채널(56, 58)과 정렬되도록 이동되어 있음) 사이에서 색인(index)되도록 배열된다. 제1 구성에 있을 때, 주입기(14)는 압출기 내의 폴리머(18) 내로 액체 제형을 주입하도록 배치된다. 주입기에 막힘 (또는, 부분적 막힘)이 존재하게 되거나, 및/또는, 도 5의 주입기/압출기 조립체로부터 주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직하게 될 때까지, 이 구성은 액체 제형이 주입되는 상태로 유지될 수 있다.
주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직한 경우, 스풀은 도 5의 5(c)/5(d)에 도시된 제1 구성으로부터 제2 구성까지 활주된다. 도 5의 5(c)/5(d) 구성에 있을 때, 채널(52)(이때, 주입기(14)는 액체 제형을 채널(52) 내로 주입하도록 배열되어 있음)은 더 이상 흐름 채널(56, 58)과 정렬되지 않으며, 그에 따라, 액체 제형은 더 이상 주입기로부터 흘러나올 수 없다. 그러나, 스풀의 채널(54)은 흐름 채널(56, 58)과 정렬되며, 그에 따라, 폴리머(18)는 여전히 채널(54)을 통해 채널(56, 58)에서 흐를 수 있다. 따라서, 주입기가 채널(56, 58)과의 정렬 상태로부터 벗어나서 도 5의 5(c)/5(d) 구성까지 이동할 때, 압출기 내의 폴리머(18)의 압력이 유지될 수 있다. 도 5의 5(c)/5(d) 구성에 있을 때, 주입기(14)는 스풀(50)로부터 체결해제되어 세정되거나, 및/또는, 대안적인 주입기가 선택될 수 있다. 제거된 주입기는 이어서 스풀(50)과 다시 체결될 수 있다(또는, 대안적인 주입기가 스풀과 체결될 수 있다). 정해진 순서에 따라, 스풀(40)은 도 5의 5(c)/5(d) 구성으로부터 도 5의 5(a)/5(b) 구성(여기서, 주입기는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 다시 주입할 수 있음)까지 다시 활주될 수 있다.
기술된 상기 문제점들을 해결하기 위한 다른 대안적인 장치가 도 6에 도시되어 있다. 이 경우, 본 장치는 제1 구성(여기서, 주입기(14a)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입하도록 배열되고, 주입기(14b)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입하도록 배열되지 않음)으로부터 제2 구성(여기서, 주입기(14b)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입하도록 배열되고, 주입기(14a)는 액체 제형을 폴리머 내로 주입하도록 배열되지 않음)까지 이동가능한 2개의 주입기(14a, 14b)를 포함한다.
도 6의 장치는 도 5의 장치와 유사하고, 동일하거나 유사한 부분에는 동일한 지시 번호가 표시되어 있다. 따라서, 도 6의 장치는 2개의 짧은 채널(52, 54)을 포함하는 원통형 스풀(50)을 포함한다. 주입기(14a)의 도관(27a)은 채널(52)과 협동하며, 또한 주입기(14a)의 도관(27a)은, 채널(52)이 폴리머(18)가 흐르는 흐름 채널(56, 58)과 정렬되는 제1 구성에 있을 때, 액체 제형을 채널(52) 내로 주입하도록 배열된다.
주입기(14a)를 체결해제하는 것이 바람직한 경우, 스풀(50)은 도 6의 6(a)에 도시된 제1 작동 구성으로부터 도 6의 6(b)에 도시된 제2 작동 구성까지 활주된다. 제2 구성에 있을 때, 채널(52)(이때, 주입기(14a)는 액체 제형을 채널(52) 내로 주입하도록 배열됨)은 더 이상 흐름 채널(56, 58)과 정렬되지 않지만, 채널(54)(이때, 주입기(14b)는 액체 제형을 채널(54) 내로 주입하도록 배열됨)은 흐름 채널(56, 58)과 정렬된다. 따라서, 제2 구성에 있을 때, 주입기(27b)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입할 수 있다.
본 장치는 폴리머(18) 내로의 액체 제형의 실질적으로 연속적인 주입을 제공하기 위해, 도 6의 6(a) 및 6(b) 구성 사이에서 작동될 수 있다. 일 구현예에서, 각각의 주입기(14a 및 14b)에 의해 주입된 액체 제형은 동일할 수 있으며, 그에 따라, 동일한 액체 제형을 폴리머 내로 연속적으로 주입하는 것을 가능하게 한다. 주입기(14a)가 스풀(50)을 활주시킴으로써 막히더라도(또는, 달리 작동 불가능하게 되더라도), 주입기(14b)는 도 6의 6(b) 구성으로 즉시 배열되어 액체 제형의 주입을 계속할 수 있다. 다른 구현예에서, 각각의 주입기(14a, 14b)에 의해 주입된 액체 제형은 상이할 수 있다(예를 들어, 색상이 다를 수 있다). 이 경우, 도 6의 장치는 주입기(14a)의 액체 제형의 색상과 주입기(14b)의 액체 제형의 색상 사이에서 색상을 신속하게 변화시키기 위해 사용될 수 있다.
압출기 내의 폴리머(18)의 압력은, 장치가 도 6의 6(a) 및 6(b) 구성 사이에서 이동할 때, 유지될 수 있다. 또한, 도 6의 6(b) 구성에 있을 때, 주입기(27a)는, 도 6의 6(c)에 도시된 바와 같이, 나사산 풀림(unscrewing)에 의해 스풀(50)로부터 체결해제될 수 있다. 제거된 주입기(14a)는 세정 또는 수리 후에 스풀(50)과 다시 체결될 수 있거나, 또는, 주입기(14a)가 수리될 수 없거나 다른 이유로 사용될 수 없는 경우에는, 주입기(14a)는 다른 주입기로 대체될 수 있다. 주입기(14b)는 유사한 방식으로 필요할 때 제거될 수 있다.
다른 대안적인 장치가 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 이 경우에, 원통형 스풀(62)은 압출기(19)의 벽 내에 회전가능하게 배열된다. 스풀(62)은 스풀(62)을 통해 횡방향으로 연장하는 2개의 곡선형 흐름 채널(66, 72)을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 흐름 채널(66)은 개구(68, 70)(이들은 정반대 대향(diametrically opposed)으로 배치되고, 또한 이들은 압출기 내의 흐름 채널(56, 58)(도 7의 7(a))과 정렬되도록 배열됨)를 포함하며, 그에 따라, 폴리머는 채널(66)을 통해 흐름 채널(56, 58)을 통과하여 중단없이 흐를 수 있다. 채널(66)은 제2 흐름 채널(72) 주위에서 구부러져 있으며, 제2 흐름 채널(72)은, 또한 정반대 대향 배치된 개구(74, 76)를 포함한다. 개구(68, 70)는 개구(74, 76)가 향하는 방향에 대해 90° 벗어난(offset) 방향으로 향한다. 도 8의 8(b)에 도시된 바와 같이, 채널(72)은 개구(68)를 포함하는 채널(66) 주위에서 구부러진다. 따라서, 채널(66, 72)은 서로에 대해 90°로 배향되며, 또한 채널(66, 72)은 서로 교차하지 않으며, 또한 채널(66, 72)은 서로 분리된 각각의 액체 제형(들)을 운반하기 위한 별개의 구분된 채널들을 한정(define)한다.
다시 도 7을 참조하면, 채널(66)이 도 7의 7(a)/7(b)의 제1 구성(여기서, 채널(66)은 폴리머(18)가 흐르는 흐름 채널(56, 58)과 정렬됨)에 있을 때, 주입기(14)의 도관(27)은 채널(66)과 협동하며, 또한 주입기(14)의 도관(27)은 액체 제형을 채널(66) 내로 주입하도록 배열된다.
주입기(14)를 체결해제하는 것이 바람직한 경우, 스풀(62)은 도 7의 7(c)/7(d)의 제2 구성까지 90°회전된다. 제2 구성에 있을 때, 채널(66)(이때, 주입기(14)는 액체 제형을 채널(66) 내로 주입하도록 배열됨)은 더 이상 흐름 채널(56, 58)과 정렬되지 않지만, 채널(72)은 흐름 채널(56, 58)과 정렬되므로, 폴리머(18)는 여전히 채널(72)을 통해 채널(56, 58)을 통과하여 흐를 수 있다. 따라서, 주입기가 채널(56, 58)과의 정렬 상태에서 벗어나 도 7의 7(c)/7(d) 구성까지 이동할 때, 압출기 내의 폴리머(18)의 압력이 유지될 수 있다. 도 7의 7(c)/7(d) 구성에 있을 때, 주입기(14)는 스풀(62)로부터 체결해제되어(도 7의 7(e)/7(f)에 도시된 바와 같이) 세정될 수 있다. 제거된 주입기는 이어서 스풀(62)과 다시 체결될 수 있다(또는, 대안적인 주입기가 플레이트와 체결될 수 있다). 정해진 순서에 따라, 스풀(62)은 도 7의 7(c)/7(d) 구성으로부터 도 7의 7(a)/7(b) 구성(여기서, 주입기는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 다시 주입할 수 있음)까지 다시 활주될 수 있다.
기술된 상기 문제점들을 해결하기 위한 다른 대안적인 장치가 도 9에 도시되어 있다. 이 경우, 본 장치는 제1 구성(도 9의 9(a)에 도시됨)(여기서, 주입기(14a)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입하도록 배열되고, 주입기(14b)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입하도록 배열되지 않음)으로부터 제2 구성(도 9의 9(b)에 도시됨)(여기서, 주입기(14b)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입하도록 배열되고, 주입기(14a)는 액체 제형을 폴리머 내로 주입하도록 배열되지 않음)까지 이동가능한 2개의 주입기(14a, 14b)를 포함한다.
도 9의 장치는 도 7 및 8의 장치와 유사하고 동일하거나 유사한 부분에는 동일한 지시 번호가 표시되어 있다. 따라서, 도 9의 장치는 2개의 곡선형 흐름 채널(66, 72)을 포함하는 원통형 스풀(62)을 포함한다. 주입기(14a)의 도관(27a)은 채널(66)과 협동하며, 또한 주입기(14a)의 도관(27a)은, 채널(66)이 제1 구성(여기서, 채널(66)은 폴리머가 흐르는 흐름 채널(56, 58)과 정렬됨)에 있을 때, 액체 제형을 채널(66) 내로 주입하도록 배열된다.
주입기(14a)를 체결해제하는 것이 바람직한 경우, 스풀(62)은 도 9의 9(a)에 도시된 제1 작동 구성으로부터 도 9의 9(b)에 도시된 제2 작동 구성까지 회전된다. 제2 구성에 있을 때, 채널(66)(이때, 주입기(14a)는 액체 제형을 채널(66) 내로 주입하도록 배열됨)은 더 이상 흐름 채널(56, 58)과 정렬되지 않지만, 채널(72)(이때, 주입기(14b)는 액체 제형을 채널(72) 내로 주입하도록 배열됨)은 흐름 채널(56, 58)과 정렬된다. 따라서, 제2 구성에 있을 때, 주입기(27b)는 액체 제형을 폴리머(18) 내로 주입할 수 있다.
본 장치는, 폴리머(18) 내로의 액체 제형의 실질적으로 연속적인 주입을 제공하기 위해, 도 9의 9(a) 및 9(b) 구성 사이에서 작동될 수 있다. 일 구현예에서, 각각의 주입기(14a 및 14b)에 의해 주입된 액체 제형은 동일할 수 있으며, 그에 따라, 동일한 액체 제형을 폴리머 내로 연속적으로 주입할 수 있다. 스풀(62)을 회전시킴으로써 주입기(14a)가 막히더라도(또는, 다른 이유로 작동 불가능하게 되더라도), 주입기(14b)는 도 9의 9(b) 구성으로 즉시 배열되어, 액체 제형의 주입을 계속할 수 있다. 다른 구현예에서, 각각의 주입기(14a, 14b)에 의해 주입된 액체 제형은 상이할 수 있다(예를 들어, 색상이 다를 수 있다). 이 경우, 도 9의 장치는 주입기(14a)의 액체 제형의 색상과 주입기(14b)의 액체 제형의 색상 사이에서 색상을 신속하게 변화시키기 위해 사용될 수 있다.
압출기 내의 폴리머(18)의 압력은, 본 장치가 도 9의 9(a) 및 9(b) 구성 사이에서 이동할 때, 유지될 수 있다. 또한, 도 9의 9(b) 구성에 있을 때, 주입기(27a)는, 도 9의 9(c)에 도시된 바와 같이, 나사산 풀림에 의해 스풀(62)로부터 체결해제될 수 있다. 제거된 주입기(14a)는 세정 또는 수리 후에 스풀(62)과 다시 체결될 수 있거나, 또는, 주입기(14a)가 수리될 수 없거나 다른 이유로 사용될 수 없는 경우, 주입기(14a)는 다른 주입기로 교체될 수 있다. 주입기(14b)는 유사한 방식으로 필요할 때 제거될 수 있다.
본 발명은 앞에서 언급된 구현예(들)의 세부 사항으로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특징들(임의의 첨부된 청구항들, 요약, 및 도면을 포함함)의 임의의 신규한 하나 또는 임의의 신규한 조합까지, 또는 그렇게 개시된 임의의 방법 또는 공정의 단계들의 임의의 신규한 하나, 또는 임의의 신규한 조합까지 확장된다.

Claims (22)

  1. 액체 제형을 용융 폴리머 내로 주입하는 방법으로서, 다음의 단계들을 포함하는 방법:
    (i) 용융 폴리머의 통과를 위한 폴리머 흐름 도관 및 주입기(I)를 포함하는 장치를 선택하는 단계로서, 상기 주입기(I)는, 상기 장치가 제1 구성(configuration)에 있을 때, 액체 제형을 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열된, 단계;
    (ii) 상기 장치가 상기 제1 구성에 있는 상태에서, 상기 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 용융 폴리머 내로 액체 제형을 주입하도록 상기 주입기(I)를 작동시키는 단계;
    (iii) 상기 제1 흐름 경로가 중단되고 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐르게 되는 제2 구성으로 상기 장치를 배열하는 단계; 및
    (iv) 상기 장치가 상기 제2 구성에 있는 상태에서, 상기 주입기(I)를 상기 장치의 다른 부분으로부터 체결해제(disengaging)시키는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계 (iii)에서, 상기 제1 흐름 경로는, 상기 폴리머 흐름 도관 내의 상기 용융 폴리머 내로 액체 제형이 주입되지 않도록 적합하게 폐쇄 및/또는 차단되는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단계 (iii)에서, 상기 제1 흐름 경로는, 상기 제2 구성을 한정(define)하기 위해 상기 폴리머 흐름 도관에 대해 상대적으로 이동가능한, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iii)에서, 상기 제1 흐름 경로 및/또는 상기 주입기(I)는 상기 제2 구성을 한정하는 위치로 이동가능하고, 상기 제1 흐름 경로와 상기 폴리머 흐름 도관 사이의 유체 통로가 차단되며, 그에 따라, 액체 제형은 상기 제1 흐름 경로로부터 상기 폴리머 흐름 도관 내로 흐를 수 없는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 흐름 경로는 상기 주입기(I)의 구성요소인 도관을 포함하고, 상기 도관은 실질적으로 강성(rigid)이며, 또한 상기 도관은 상기 주입기(I)의 몸체와 상기 폴리머 흐름 경로를 한정(define)하는 벽 사이에 실질적으로 강성인 연결부(connection)를 제공하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iv)에서, 상기 주입기(I)는 상기 폴리머 흐름 도관으로부터 멀어지도록 이동하고, 그러한 이동 중에, 용융 폴리머는 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐르는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 단계 (iv) 후에, 체결해제 후 주입기(I)를 세정하는 단계를 포함하는 단계 (v)를 포함하고; 상기 방법은, 단계 (iv) 후에, 상기 장치가 상기 제2 구성에 있을 때 상기 장치의 다른 부분들과 주입기(여기서는 "새로 체결된 주입기")를 체결하는 단계를 포함하는 단계 (vi)을 포함하며; 상기 방법은, 단계 (vi) 후에, 상기 장치가 상기 제2 구성으로 배열된 상태에서, 상기 장치를 상기 제1 구성으로 복귀시키는 단계, 및 상기 새로 체결된 주입기를 사용하여 액체를 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하는 단계를 포함하는 단계 (vii)을 포함하는; 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 단계 (iii)으로부터의 전체 시간 동안, 주입기(I)가 체결해제되는 단계 (iv)에 걸쳐, 상기 새로 체결된 주입기가 상기 장치의 다른 부분들과 체결되는 단계 (vi) 동안, 그리고 상기 장치가 상기 제1 구성으로 복귀되는 단계 (vii)에 걸쳐, 용융 폴리머는 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 연속적으로(continuously) 및/또는 중단없이(uninterruptedly) 흐르는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구성과 상기 제2 구성 사이의 이동 동안 일부 단계(stage)에서, 상기 제1 도관의 일부분 및 상기 제2 도관의 일부분은 상기 폴리머 흐름 도관을 따른 폴리머의 통과를 허용하도록 동시에 배열되는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치의 상기 폴리머 흐름 도관은 액체 제형의 통과를 위한 고정 도관(I) 및 이동가능 구역(moveable section)을 포함하고, 상기 이동가능 구역은 액체 제형을 위한 제1 도관 및 액체 제형을 위한 제2 도관을 포함하며, 상기 방법은, 상기 장치를 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로 이동시킬 때, 상기 고정 도관(I)에 대해 상대적으로 상기 이동가능 구역을 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 구성으로부터 상기 제2 구성으로의 이동의 전체 시간 동안, 상기 제1 도관 또는 상기 제2 도관 중 적어도 하나는 상기 폴리머 흐름 도관을 따른 폴리머의 통과를 허용하도록 배열되는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 주입기(I) 및 주입기(II)를 포함하고, 상기 방법은, 단계 (iii)에서, 상기 장치를, 상기 제1 흐름 경로가 중단되고 용융 폴리머가 상기 폴리머 흐름 도관 내에서 계속 흐르게 되는 상기 제2 구성으로 배열하고, 상기 주입기(II)를 상기 폴리머 흐름 도관에 인접하도록 배치함으로써, 액체 제형을 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달할 수 있게 되는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 흐름 도관은 상기 용융 폴리머를 압출하도록 배열된 압출기의 일부분인, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 폴리머는 방사되어 섬유를 생성하는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법에서 전달되는 상기 액체 제형은 5000 cP 이상 250,000 cP 미만의 점도를 가지며; 및/또는 비이클 및 하나 이상의 첨가제를 포함하며; 및/또는 상기 액체 제형은 적어도 20 wt%의 착색제를 포함하며; 및/또는 상기 액체 제형은 15 내지 80 wt%의 비이클 및 20 내지 85 wt%의 첨가제를 포함하는, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 주입기(I)가 막혔는지 또는 부분적으로 막혔는지를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법에 사용하기 위한 장치로서,
    (i) 용융 폴리머의 통과를 위한 폴리머 흐름 도관을 포함하는 용융 가공 장치;
    (ii) 액체 제형을 제1 흐름 경로를 통해 상기 용융 가공 장치 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열된 주입기(I); 및
    (iii) 상기 주입기(I)가 액체 제형을 상기 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열되는 제1 구성과, 상기 제1 흐름 경로가 제한되는 제2 구성 사이에서, 상기 장치를 재구성(reconfiguring)하기 위한 수단;을 포함하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 장치는, 상기 주입기(I)가 액체 제형을 상기 제1 흐름 경로를 통해 상기 폴리머 흐름 도관 내의 폴리머 내로 전달하도록 배열되는 제1 구성과, 상기 제1 흐름 경로가 제한되는 제2 구성 사이에서, 상기 장치를 재구성하기 위한 구동기(driver) 또는 작동기(actuator)를 포함하는, 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 장치는, 상기 주입기(I)의 상류에 있으며 액체 제형을 상기 주입기(I)로 펌핑하도록 배열된 제1 펌프, 및 상기 주입기(I)의 상류에 있는 제2 펌프를 포함하고, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프는 상기 유체 경로 내에서 직렬로 배열되며, 상기 제1 펌프는 상기 제2 펌프의 상류에 있는, 장치.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 펌프는 100 kPa 초과 1,000 kPa 미만의 압력에서 액체 제형을 상기 제2 펌프의 입구 내로 공급하도록 배열되고; 상기 제2 펌프는 압력을 적어도 10,000 kPa 만큼 증가시키도록 배열된, 장치.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 펌프는 상기 제2 펌프의 상류에 제공되고, 저장소가 상기 제1 펌프의 상류에 있으며, 상기 저장소는 도관(B)을 통해 상기 제1 펌프에 연결되는, 장치.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 펌프는 진행 공동 펌프(progressing cavity pump)이고, 상기 제2 펌프는 진행 공동 펌프인, 장치.
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