KR20200068010A - 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구 - Google Patents

초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구 Download PDF

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KR20200068010A
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Abstract

원료의 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구는 혼합 유닛(1)과, 초임계 유체를 혼합 유닛(1) 내로 주입하기 위한 주입 유닛(3)과, 원료의 압출을 위한 압출 유닛(6)을 포함한다. 혼합 유닛(1)은 원료의 투입을 위한 튜브(11)와, 튜브(11) 내에 나란하게 배치되며 협력하여 원료를 압축 및 추진하는 추진 스크류 로드(13) 및 보조 스크류 로드(14)를 포함한다. 보조 스크류 로드(14)는 추진 스크류 로드(13)의 속도의 적어도 2배의 속도에서 그리고 추진 스크류 로드(13)의 방향과 반대인 방향에서 회전된다.

Description

초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구{EXTRUSION EQUIPMENT ADAPTED FOR SUPERCRITICAL FOAMING AND MIXING}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2017년 8월 24일자로 출원된 대만 실용신안등록 출원 제 106212541 호의 우선권을 주장한다.
분야
본 개시는 압출 기구에 관한 것이며, 보다 상세하게는 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구에 관한 것이다.
플라스틱 압출 성형 공정에 있어서, 다양한 타입의 재료의 혼합물을 합성, 정제 및 개조시키는 것이 중요하다. 연속 압출은 폼(foam)을 형성하기 위해 플라스틱을 개조하는 하나의 방법이다. 도 1을 참조하면, 연속 압축의 종래 방법이 압출 기구(9)에 의해 수행된다. 압출 기구(9)는 공급 입구(911)가 형성된 혼합 튜브(91)와, 혼합 튜브(91)에 회전 가능하게 배치된 스크류 로드(92)와, 주입 튜브(93)와, 압출 다이(94)를 포함한다. 연속 압출 성형 공정 동안에, 용융 상태에 있는 원료는 공급 입구(911)로부터 혼합 튜브(91) 내로 주입되며, 스크류 로드(92)는 원료를 추진하도록 회전된다. 동시에, 이산화탄소, 질소 등과 같은 초임계 유체는 주입 튜브(93)로부터 혼합 튜브(91) 내로 주입되며, 그 결과 초임계 유체는 연속 압출 성형 공정에서 발포제로서 사용될 수 있다. 중합체 플라스틱 재료의 높은 확산성 및 용해성으로 인해, 초임계 유체는 압출 다이(94)를 통한 발포 재료의 후속 압출을 위해 중합체 및 발포 가스를 함유하는 단상 용액을 형성하는데 도움을 준다.
그러나, 실제로, 원료는 통상 특정 레벨의 함수율을 갖고 있으므로, 원료 내의 물 성분의 일부는 압출 공정 동안에 고온으로 인해서 증발될 수 있다. 수증기는 혼합 튜브(91)를 따라 흐를 수 있고, 공급 입구(911)를 통해 배출되는 경향이 있어서, 공급 입구(911)에서 외측 방향을 향해 저항을 형성하여 공급 입구(911)를 통해 원료의 공급 공정이 원활하게 이루어지지 않게 할 수 있다. 이와 같이, 종래의 압출 기구(9)는 높은 함수율을 갖는 원료의 압출에 부적절할 수 있으며, 따라서 일반적으로 20% 미만의 함수율을 갖는 원료에서 사용된다.
따라서, 본 개시의 목적은 종래 기술의 단점의 적어도 하나를 완화할 수 있는 압출 기구를 제공하는 것이다.
본 개시에 따르면, 용융 상태에 있는 원료의 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구는 혼합 유닛, 주입 유닛 및 압출 유닛을 포함한다. 혼합 유닛은 원료를 투입하기에 적합한 튜브와, 원료를 추진하기 위한 추진 스크류 로드와 원료를 압축 및 추진하도록 추진 스크류 로드와 협력하는 보조 스크류 로드를 포함한다. 추진 스크류 로드는 튜브에 회전 가능하게 장착된다. 보조 스크류 튜브는 튜브 내에 회전 가능하게 장착되며, 추진 스크류 로드와 나란하게 배치된다. 보조 스크류 로드는 추진 스크류 로드의 회전 속도의 적어도 2배의 회전 속도를 갖고 있으며, 추진 스크류 로드의 회전 방향과 반대의 회전 방향을 갖고 있다. 주입 유닛은 초임계 유체를 튜브 내로 주입하기 위해 혼합 유닛에 연결되어 있다. 압출 유닛은 혼합 유닛의 하류에 배치되며, 원료 및 초임계 유체의 혼합물의 압출을 위해 사용된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하는 이하의 실시형태의 상세한 설명에 있어서 명확해 질 것이다.
도 1은 종래의 압출 기구를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 개시에 따른 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구의 제 1 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 3은 제 1 실시예의 부분 확대도이다.
도 4는 본 개시에 따른 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구의 제 2 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 개시에 따른 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구의 제 3 실시예를 도시하는 개략도이다.
본 개시를 더 상세하게 설명하기 이전에, 적절한 것으로 고려되는 경우에, 도면 번호 또는 도면 번호의 끝 부분이 선택적으로 유사한 특징을 가질 수 있는 대응하는 또는 유사한 요소를 나타내도록 도면들 중에서 반복된다는 것에 주목해야 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 압출 기구의 제 1 실시예는 용융 상태에 있는 원료의 초임계 발포 및 혼합에 적합하다. 원료는 예를 들어 플라스틱 재료, 생분해성 재료(예를 들면 폴리락트산), 또는 적어도 2개의 혼합물일 수 있다. 본 실시예의 압출 기구를 이용함으로써, 원료는 발포재, 고무-플라스틱-공압출물 등으로 형성될 수 있다. 압출 기구는 혼합 장치(100), 냉각 유닛(5) 및 압출 유닛(6)을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 혼합 장치(100)는 제 1 혼합 유닛(1), 제 2 혼합 유닛(2), 제 1 주입 유닛(3) 및 제 2 주입 유닛(4)을 포함한다.
제 1 혼합 유닛(1)은 원료를 투입하기에 적합한 제 1 튜브(11)와, 제 1 튜브(11)에 연결되고 원료를 제 1 튜브(11)에 공급하는 호퍼(12)와, 제 1 튜브(11)에 회전 가능하게 장착되며 원료를 추진시키는데 사용되는 제 1 스크류 로드(13)와, 제 1 튜브(11)에 회전 가능하게 장착되며 제 1 스크류 로드(13)와 나란히 배치되는 보조 스크류 로드(14)와, 제 1 스크류 로드(13)를 회전 구동시키는 제 1 전원(15)과, 보조 스크류 로드(14)를 회전 구동시키는 보조 전원(16)을 포함한다.
제 1 튜브(11)는 이송 방향(T)을 따라 연장되며, 원료를 제 1 튜브(11) 내로 공급하기 위해 호퍼(12)와 공간적으로 연통되는 공급 입구(111)가 형성되어 있다. 제 1 스크류 로드(13)는 이송 방향(T)을 따라 연장되며, 보조 스크류 로드(14)의 측면에 인접에 인접하여 배치되는 제 1 로드 섹션(131)과, 제 1 로드 섹션(131)에 연결되고 제 1 로드 섹션(131)과 비교하여 보조 스크류 로드(14)로부터 멀리 배치되는 제 2 로드 섹션(132)을 포함한다. 제 1 로드 섹션(131)에는 연속적인 나사산(133)이 형성되며, 이는 나사산(133)이 분할됨이 없이 나선형으로 연속적으로 감기는 것을 의미한다. 나사산(133)은 보조 스크류 로드(14)에 인접하고 제 1 스크류 피치(S1)를 갖는 제 1 나사 섹션(135)과, 제 1 나사 섹션(135)에 연결되고 제 1 스크류 피치(S1)보다 작은 제 2 스크류 피치(S2)를 갖는 제 2 나사 섹션(136)을 구비한다. 제 2 로드 섹션(132)에는 비연속적인 나사산(134)이 형성되어 있으며, 이 나사산(134)에는 나사산(134)의 연장 경로를 따라 서로 이격되는 방식으로 배치된 복수의 노치(137)가 형성되어 있다. 이러한 방식으로, 나사산(134)의 나사는 파단된 섹션을 가지며, 노치(137)에 의해 비연속적이다.
본 실시예에 있어서, 보조 스크류 로드(14)는 일반적으로 공급 입구(111)와 위치가 대응하며, 연속적인 나사를 갖고 있다. 보조 스크류 로드(14)는 이송 방향(T)을 따라 연장되며, 제 1 스크류 로드(13)와 협력하여 원료를 압출 및 추진한다. 보조 스크류 로드(14)는 제 1 스크류 로드(13)보다 길지 않고, 보조 전원(16)에 의해 구동되어 제 1 스크류 로드(13)의 회전 방향의 반대 방향인 회전 방향에서 제 1 스크류 로드(13)의 회전 속도의 적어도 2배인 회전 속도로 회전한다. 본 실시예에 있어서, 제 1 스크류 로드(13) 및 보조 스크류 로드(14)는 동일한 단일 전원에 의해서가 아니라 각기 제 1 전원(15) 및 보조 전원(16)에 의해 구동된다. 제 1 전원(15) 및 보조 전원(16) 각각은 예를 들어 모터일 수 있다.
제 2 혼합 유닛(2)은 제 1 혼합 유닛(1)과 압출 유닛(6) 사이에 배치되며, 제 2 튜브(21)와, 제 2 튜브(21)에 회전 가능하게 장착되며 제 1 혼합 유닛(1)으로부터 오는 원료를 추진하기 위해 사용되는 제 2 스크류 로드(22)와, 제 2 스크류 로드(22)를 회전 구동하기 위한 제 2 전원(23)과, 제 1 튜브(11)와 제 2 튜브(21)를 연결하는 연결 튜브(24)를 포함한다. 제 2 튜브(21)는 이송 방향(T)을 따라 연장된다. 또한, 제 2 스크류 로드(22)는 이송 방향(T)을 따라 연장된다. 제 2 스크류 로드(22)에는 비연속적인 나사산(221)이 형성되어 있으며, 이 나사산(221)에는 나사산(221)의 연장 경로를 따라 서로 이격되는 방식으로 배치된 복수의 노치(222)가 형성되어 있다. 본 실시예의 연결 튜브(24)는, 이송 방향(T)을 가로지르는 방향을 따라 연장되며, 그에 따라 제 1 튜브(11) 및 제 2 튜브(21)와 평행하지 않게 배치된다. 연결 튜브(24)를 통해서, 제 1 튜브(11) 및 제 2 튜브(21)는 그 사이에 굽힘 구조체를 형성하는 방식으로 서로 연결되어 있다.
제 1 주입 유닛(3)은 제 1 혼합 유닛(1)에 연결되어 있고, 초임계 유체를 제 1 튜브(11) 내로 주입하는데 사용된다. 제 1 주입 유닛(3)은 파이프, 밸브(도시하지 않음) 등과 같은 부품을 포함한다. 상술한 초임계 유체는 초임계 이산화탄소, 초임계 질소 등일 수 있다.
제 2 주입 유닛(4)은 초임계 유체를 연결 튜브(24) 및 제 2 튜브(21) 내로 주입하기 위해 연결 튜브(24)에 연결되어 있다. 제 2 주입 유닛(4)은 파이프, 밸브(도시하지 않음) 등을 포함한다. 상술한 초임계 유체는 초임계 이산화탄소, 초임계 질소 등일 수 있다.
냉각 장치(5)는 혼합 장치(100)의 단부 부분 부근에 그리고 압출 유닛(6)의 상류에 배치되며, 원료와 초임계 유체의 혼합물을 냉각시키는데 사용된다. 특히, 본 실시예의 냉각 유닛(5)은 제 2 혼합 유닛(2)의 단부 섹션 근방에 배치되며, 냉각이 요구될 때 온도 제어 시스템(도시하지 않음)에 의해 제어된다.
압출 유닛(6)은 제 1 혼합 유닛(1) 및 제 2 혼합 유닛(2)의 하류에 배치되며, 원료와 초임계 유체의 혼합물의 압출에 적합하다. 압출 유닛(6)은 제 2 튜브(21)의 하류에 배치된 기어 세트(61)와, 기어 세트(61)의 하류에 배치된 압출 다이(62)를 포함한다. 기어 세트(61)는 복수의 맞물림 기어(도면에 도시하지 않음)를 포함한다. 펌핑 효과는 제 2 혼합 유닛(2)으로부터 압출 다이(62)로의 혼합물의 이송을 추진하기 위한 기어의 회전에 의해 발생되며, 다음에 압출 다이(62)는 고무 펠릿, 파이프, 로드, 불규칙/특정 프로파일을 갖는 제품 등과 같은 사전결정된 제품을 압출하는데 사용된다.
사용시에, 용융된 상태에 있는 원료는 호퍼(12)로부터 제 1 튜브(11) 내로 주입되며, 초임계 유체는 제 1 주입 유닛(3)으로부터 제 1 튜브(11) 내로 주입된다. 제 1 스크류 로드(13) 및 보조 스크류 로드(14)는 서로 협력하여 원료를 혼합 및 가압하고, 원료의 추진을 촉진하고, 초임계 유체와 원료를 혼합한다. 보조 스크류 로드(14)의 회전 속도가 제 1 스크류 로드(13)의 회전 속도의 적어도 2배인 구성에 의해서, 혼합, 압축 및 추진의 양호한 보조 효과가 달성될 수 있다. 또한, 이송 방향(T)에서의 강력한 추진력은 보조 스크류 로드(14)의 회전과 제 1 스크류 로드(13)의 회전 사이의 협력에 의해 형성되며, 이에 의해 제 1 튜브(11) 내의 고온에 의해 발생된 수증기가 공급 입구(111)를 향해 유동하는 것을 방지하는 양호한 차단 기능을 제공한다. 제 2 나사 섹션(136)의 피치(S2)가 제 1 나사 섹션(135)의 피치(S1)보다 작기 때문에(즉, 제 2 나사 섹션(136)의 나사산의 배열이 제 1 나사 섹션(135)의 나사산의 배열보다 조밀하다), 원료가 제 2 나사 섹션(136)으로 추진될 때 큰 압축력이 제공되어, 원료가 그 내부에서 보다 완전하게 혼합되고 압축되어 원료와 초임계 유체의 균질한 혼합물의 형성을 용이하게 한다. 그러나, 본 개시는 이러한 양태로 제한되지 않으며, 제 1 나사산(133)의 모든 부분들의 피치가 일부 실시예에 있어서 동일할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 제 2 로드 섹션(132)의 비연속적인 나사산(134)의 노치(137)가 원료 또는 혼합물의 전단 효과를 부여할 수 있으며, 본래 전방으로 추진된 원료 또는 혼합물의 일부가 노치를 통해 후방으로 유동하게 하며, 그 결과 전방 추진된 원료 또는 혼합물과 원료 또는 혼합물의 역류가 제 2 로드 섹션(132)에서 서로에 대해 가압될 수 있으며, 따라서 초임계 유체와 보다 완전하게 혼합될 수 있다. 또한, 제 1 주입 유닛(3)의 주입 부분이 제 2 로드 섹션(132)에 대응하여 배치되기 때문에, 초임계 유체 및 원료의 혼합 효과가 양호하다. 원료 또는 혼합물의 역류는 대부분 제 2 로드 섹션(132)에서 발생하고, 역류의 양은 전방 추진된 원료 또는 혼합물의 양보다 적기 때문에, 전체적으로 원료 또는 혼합물은 여전히 원활하게 전방으로 이송될 것이라는 것을 이해해야 한다. 또한, 제 2 로드 섹션(132)에서의 전단 및 혼합 효과는 제 1 로드 섹션(131)에 의한 원료 또는 혼합물의 추진에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 제 2 나사산(134)이 비연속 타입으로 될 필요는 없다. 즉, 제 1 스크류 로드(13)의 전체 나사는 모두 연속적인 타입일 수 있다.
제 1 혼합 유닛(1)으로부터 하류로 진행하여, 혼합물은 제 1 혼합 유닛(1)으로부터 제 2 혼합 유닛(2) 내로 입력된다. 연결 튜브(24)가 굴곡 방식으로 제 1 튜브(11)와 제 2 튜브(21)를 연결하기 때문에, 혼합물의 추가 가압이 야기되어 혼합물을 더욱 균질하게 할 수 있다. 또한, 제 2 주입 유닛(4)을 통해 연결 튜브(24)에 초임계 유체를 주입함으로써 원료와 초임계 유체의 더욱 완전한 혼합을 위한 초임계 유체를 충분히 확보할 수 있다. 다음에, 혼합물은 제 2 스크류 로드(22)의 회전에 의해 추진된다. 혼합물은 제 1 스크류 로드(13)의 나사산(134)의 노치(137)와 관련하여 기술한 바와 같이 제 2 스크류 로드(22)의 비연속적인 나사산(221)의 노치(222)에서 유동할 때 동일한 효과를 받을 수 있다. 이와 같이, 혼합물이 제 2 튜브(21) 내에 배치될 때, 동일한 이유로, 노치(222)에 의해 발생된 혼합물의 전단 효과 및 역류를 통해, 제 2 스크류 로드(22)에 배치된 혼합물은 초임계 유체와 함께 전단되고, 완전히 혼합되며 그리고 완전히 압축되어 충분히 균질한 효과를 달성할 수 있다. 마지막으로, 완전히 혼합된 원료 및 초임계 유체의 혼합물은 후속 단계를 수행하기에 적당한 온도로 냉각 유닛(5)에 의해 냉각되며, 압출 유닛(6)을 통과시켜 압출 다이(62)에 의해 사전결정된 제품으로 압출되게 하여 압출 공정을 완료한다.
본 실시예에 있어서, 제 1 혼합 유닛(1)과 제 2 혼합 유닛(2)의 처리 온도는 60℃와 300℃ 사이의 범위이며, 압력은 10 Bar보다 크다. 또한, 제 1 스크류 로드(13)는 6:1과 58:1 사이의 길이-직경 비율을 가지며, 보조 스크류 로드(14)는 6:1과 32:1 사이의 길이-직경 비율을 가진다. 이러한 길이-직경 비율은 원료의 양호한 공급 및 추진을 유도할 수 있다. 특히, 길이-직경 비율은 압출물의 양, 제품의 단면의 사이즈 등과 같은 인자에 따라서 조정될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제 1 튜브(11)와 제 2 튜브(21) 내의 원료의 유량은 5 그램/초보다 크며, 초임계 유체의 유량은 0.5 그램/초보다 크며, 원료와 초임계 유체의 유량의 적절한 제어에 의해, 단위 시간당 제공된 원료 및 초임계 유체의 양은 적절하게 될 것이다. 주입 속도 및 추진 속도 양자의 적합성을 보장한 결과, 완전한 혼합 효과가 성취될 수 있다.
요약하면, 제 1 실시예에 있어서, 부품의 설계에 의해서, 초임계 발포 및 혼합에 적합한 연속 압출 공정이 잘 수행될 수 있다. 또한, 보조 스크류 로드(14)의 회전 속도가 제 1 스크류 로드(13)의 회전 속도의 적어도 2배가 되도록 함으로써, 우수한 교반, 압축 및 추진, 및 초임계 유체와 원료의 보다 완전하고 균질의 혼합이 성취되어 양호한 품질을 갖는 제품을 생산할 수 있게 한다. 또한, 보조 스크류 로드(14)가 강력한 추진력을 제공하여, 일단 제 1 혼합 유닛(1)에 들어가면, 원료는 공급 입구(111)에서 충분한 강도로 추진되어, 원료에 의해 발생되거나 또는 튜브 내의 수증기가 공급 입구(111)를 향해 유동하는 것을 방지하여, 원활한 공급 공정을 가능하게 한다. 이러한 개선으로, 본 실시예는 70% 정도의 높은 함량을 갖는 상대적으로 높은 함수율을 갖는 원료의 압출에 적합할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 의해 매우 다양한 원료가 압출될 수 있으며, 따라서 본 실시예의 적용 범위 및 사용 범위는 종래 기술과 비교하여 훨씬 넓다.
도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구의 제 2 실시예는 제 1 실시예와 유사하며, 하기의 점은 제 1 실시예와 상이하다: 제 2 실시예의 연결 튜브(24)의 길이 방향은 이송 방향(T)과 평행하며, 그 결과 제 1 튜브(11), 연결 튜브(24) 및 제 2 튜브(21)가 (호퍼(12)를 고려함이 없이) 실질적으로 직선의 혼합 장치(100)를 협력적으로 형성하며; 제 2 실시예의 제 2 주입 유닛(4)은 제 2 튜브(21)에 연결되며, 그 결과 초임계 유체가 제 2 튜브(21)에 직접 주입된다.
도 5를 참조하면, 본 개시에 따른 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구의 제 3 실시예는 제 1 실시예와 유사하며, 제 3 실시예가 제 1 혼합 유닛(1), 제 1 주입 유닛(3), 냉각 유닛(5) 및 압출 유닛(6)만을 포함하는 점에서 제 1 실시예와 상이하다. 제 1 스크류 로드(13) 및 보조 스크류 로드(14)를 포함하는 제 1 혼합 유닛(1)을 이용함으로써 양호한 혼합 효과가 달성될 수 있기 때문에, 제 1 실시예의 제 2 혼합 유닛(2)(도 1 참조) 및 제 2 주입 유닛(4)(도 1 참조)은 생략될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 압출 유닛(6)은 제 1 혼합 유닛(1)에 연결되며, 냉각 유닛(5)은 제 1 혼합 유닛(1)의 단부 섹션에 배치되어 있다. 원료 및 초임계 유체가 완전히 혼합될 때, 원료는 냉각 유닛(5)에 의해 냉각되며, 다음에 압출 유닛(6)에 의해 압출된다.
위의 설명에서, 설명의 목적으로 실시예에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해서 다수의 특정한 세부 사항이 설명되었다. 그러나, 하나 이상의 다른 실시예가 이들 특정 세부사항들의 일부분 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게는 자명할 것이다. 본 명세서 전반에 걸쳐서 "일 실시예(one embodiment)", "실시예(an embodiment)", 서수의 표시를 갖는 실시예 등에 대한 언급은 특정한 특성, 구조, 또는 특징이 본 개시의 실시에 포함될 수 있다는 것을 의미한다고 또한 이해해야 한다. 설명에서, 다양한 특징들이 때때로, 개시의 간소화와 다양한 발명의 양태에 대한 이해를 돕기 위한 목적으로 단일 실시예, 도면, 또는 그의 설명에서 함께 그룹화됨을 추가로 이해해야 하며, 하나의 실시예로부터의 하나 이상의 특징들 또는 특정 세부 사항은 개시의 실시에서 적절하게 다른 실시예로부터의 하나 이상의 특징들 또는 특정 세부 사항과 함께 실시될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시가 예시적인 실시예로 고려된 것과 관련하여 설명되었지만, 본 개시는 개시된 실시예로 한정되는 것이 아니며 그러한 모든 수정과 균등한 배열을 포함하기 위해서 가장 넓은 해석의 사상과 범주 내에 포함되는 다양한 배열들을 포함하려는 것으로 이해해야 한다.
1: 제 1 혼합 유닛
2: 제 2 혼합 유닛
3: 제 1 주입 유닛
4: 제 2 주입 유닛
5: 냉각 유닛
6: 압출 유닛
13: 제 1 스크류 로드
14: 보조 스크류 로드
21: 제 2 튜브
22: 제 2 스크류 로드
24: 연결 튜브
61: 기어 세트
62: 압출 다이
100: 혼합 장치
131: 제 1 로드 섹션
132: 제 2 로드 섹션

Claims (10)

  1. 용융 상태에 있는 원료의 초임계 발포 및 혼합에 적합한 압출 기구에 있어서,
    원료의 투입을 수용하도록 구성된 제 1 튜브;
    상기 제 1 튜브에 회전 가능하게 장착되며, 원료를 추진하는데 사용되는 제 1 스크류 로드; 및
    상기 제 1 튜브에 회전 가능하게 장착되며, 상기 제 1 스크류 로드와 나란하게 배치되며, 원료를 압축 및 추진하도록 상기 제 1 스크류 로드와 협력하는 보조 스크류 로드를 포함하는 제 1 혼합 유닛으로서,
    상기 보조 스크류 로드는 상기 제 1 스크류 로드의 회전 속도의 적어도 2배의 회전 속도를 가지며, 상기 제 1 스크류 로드의 회전 방향과 반대의 회전 방향을 갖고 있는,
    상기 제 1 혼합 유닛과;
    상기 제 1 혼합 유닛에 연결되고, 초임계 유체를 상기 제 1 튜브 내로 주입하는데 사용되는 제 1 주입 유닛과;
    상기 제 1 혼합 유닛의 하류에 배치되며, 원료 및 초임계 유체의 혼합물의 압출에 사용되는 압출 유닛을 포함하는
    압출 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스크류 로드는 상기 보조 스크류 로드의 측면에 배치된 제 1 로드 섹션과, 상기 제 1 로드 섹션에 연결된 제 2 로드 섹션을 구비하며, 상기 제 1 로드 섹션에는 연속적인 나사산이 형성되고, 상기 제 2 로드 섹션에는 비연속적인 나사산이 형성되며, 상기 비연속적인 나사산에는 상기 비연속적인 나사산의 연장 경로를 따라 서로 이격되는 방식으로 배치된 복수의 노치가 형성되어 있는
    압출 기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 유닛과 상기 압출 유닛 사이에 배치된 제 2 혼합 유닛을 더 포함하며, 상기 제 2 혼합 유닛은 제 2 튜브와, 상기 제 2 튜브에 회전 가능하게 장착되며 원료를 추진하기 위해 사용되는 제 2 스크류 로드를 포함하는
    압출 기구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합 유닛은 상기 제 1 튜브와 상기 제 2 튜브를 연결하는 연결 튜브를 더 포함하며, 상기 연결 튜브는 상기 제 1 튜브 및 상기 제 2 튜브에 평행하지 않게 배치되며, 상기 압출 기구는 초임계 유체를 상기 연결 튜브 내로 주입하기 위해 상기 연결 튜브에 연결된 제 2 주입 유닛을 더 포함하는
    압출 기구.
  5. 제 3 항에 있어서,
    초임계 유체를 상기 제 2 튜브 내로 주입하기 위해 상기 제 2 튜브에 연결된 제 2 주입 유닛을 더 포함하는
    압출 기구.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 스크류 로드에는 비연속적인 나사산이 형성되며, 상기 비연속적인 나사산에는 상기 비연속적인 나사산의 연장 경로를 따라 서로 이격되는 방식으로 배치된 복수의 노치가 형성되어 있는
    압출 기구.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스크류 로드는 제 1 스크류 피치를 갖는 제 1 나사 섹션과, 상기 제 1 스크류 피치보다 작은 제 2 스크류 피치를 갖는 제 2 나사 섹션을 구비하는
    압출 기구.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스크류 로드는 6:1과 58:1 사이의 범위의 길이-직경 비율을 가지며, 상기 보조 스크류 로드는 6:1과 32:1 사이의 범위의 길이-직경 비율을 갖는
    압출 기구.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브에는 원료를 상기 제 1 튜브 내로 공급하기 위한 공급 입구가 형성되어 있으며, 상기 보조 스크류 로드는 상기 제 1 스크류 로드보다 길지 않으며, 상기 공급 입구와 위치가 대응하는
    압출 기구.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스크류 로드는, 상기 보조 스크류 로드에 인접하고 제 1 스크류 피치를 갖는 제 1 나사 섹션과, 상기 제 1 나사 섹션에 연결되고 제 1 스크류 피치보다 작은 제 2 스크류 피치를 갖는 제 2 나사 섹션을 구비하는
    압출 기구.
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