KR20210010991A - 혼합 및 반죽 기계 - Google Patents

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KR20210010991A
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KR
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mixing
housing
kneading
connecting element
kneading machine
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KR1020207034338A
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English (en)
Inventor
볼프강 발터
마틴 쇳자우
Original Assignee
부스 아게
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Publication date
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Abstract

본 발명은 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는 연속 제조 공정을 위한 혼합 및 반죽 기계에 관한 것으로서, 공급 및 혼합 장치(12) 및 배출 장치(14)를 구비하며, 공급 및 혼합 장치는 하우징(18), 스크류 샤프트(34) 및 연결 요소(24)를 포함하고, 연결 요소는 하우징(18)의 전면측에 배치되고 또한 배출 장치에 연결되며, 중공 내부가 하우징 및 연결 요소 양쪽에 형성되고, 스크류 샤프트는 하우징의 내부를 통해 축 방향으로 적어도 단면적으로 연장되며 또한 연결 요소의 내부를 통해 축 방향으로 적어도 단면적으로 연장되며, 하우징에는 하우징의 내주면으로부터 그 내부로 연장되는 복수의 반죽 요소(40)가 배치되며, 반죽 요소(40)들은 연결 요소의 내주면 상에 배치되고, 이 반죽 요소는 연결 요소의 내부로 연장되며, 배출 장치는 탈기 장치(26)를 구비한다.

Description

혼합 및 반죽 기계
본 발명은 바람직하게 동시 병진 방식으로 이동하는 회전 스크류 샤프트가 배치된 중공 내부와 접하는 하우징을 포함하는 공급 및 혼합 장치 및 배출 압출기와 같은 배출 장치를 갖는 연속 제조 공정용 혼합 및 반죽 기계에 관한 것이다.
이러한 혼합 및 반죽 기계들은 특히 플라스틱 및/또는 점성 덩어리를 제조하는 데 사용된다. 예를 들어, 혼합 및 반죽 기계들은 점성 플라스틱 덩어리 처리, 플라스틱 균질화 및 가소화, 작용용 필러 및 강화 재료뿐만 아니라 식품 산업의 시재료 제조에 사용된다. 스크류 샤프트는 가공될 재료를 축 방향으로 전방으로 운반하거나 이송하여 재료의 성분들을 함께 블렌딩하는 작업 요소를 형성한다.
이러한 혼합 및 반죽 기계들은 특히 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일, 중합체 성형 부품 등을 제조하는 데 적합하며, 배출 압출기와 같은 적절한 배출 장치가 사용될 때 이 배출 장치는 과립화 장치 또는 간헐 절단 장치, 스트랜드 다이, 프로파일 도구, 시트 다이 또는 유사한 장치와 같은 유사한 장치에 연결된다. 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치에 의해, 균질한 중합체 용융물 또는 혼합물(예를 들어, PVC, 고무, 식품, 동물 사료, 분말 코팅, 할로겐-프리 난연제, 제약 물질 등)이 생성되고, 그 후 배출 장치내로 이송되고 이를 통해 예를 들어 과립화 장치로 이송된다. 예를 들어, 혼합물의 개별 성분들은 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 전면 섹션에서 함께 블렌딩되고 균질화되며 이렇게 생성된 균질 혼합물에서 용융물이 생성되며(혼합물의 적어도 하나의 성분이 녹을 수 있음), 공급 및 혼합 장치의 중간 및 후면 섹션에서 동일하게 발생한다. 이렇게 생성된 용융물은 배출 장치를 통해 예를 들어 수중 과립화 장치로 이송되며, 여기서 용융물은 예를 들어 다이 플레이트의 다이들을 통해 2백만 파스칼로 압축되고 다이 플레이트를 빠져나가면 커터들을 회전시켜 과립으로 직접 절단되고, 다이 플레이트의 전면측을 지나 흐르는 공정 용수에 의해 과립 입자들로 고형화된다. 대안으로, 용융물 또는 점성 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)은 압출기 또는 성형 도구를 통해 압축되어 중합체 성형물을 생성할 수도 있다.
이러한 혼합 및 반죽 기계들의 공급 및 혼합 장치들은 예를 들어 CH 278 575 A 및 CH 464 656에서 알려져 있다.
이러한 혼합 및 반죽 기계들과 관련하여, 공급 및 혼합 장치의 스크류 샤프트는 바람직하게는 회전 운동을 실행할 뿐만 아니라 동시에 축 방향, 즉 스크류 샤프트 방향으로 전후로 병진 이동한다. 따라서, 운동 시퀀스는 바람직하게는 축 방향에서 볼 때, 스크류 샤프트가 회전에 중첩된 진동 운동을 실행하는 것을 특징으로 한다. 이 운동 시퀀스는 내부 부품, 즉 반죽 볼트 또는 반죽 톱니들과 같은 반죽 요소를 공급 및 혼합 장치의 하우징 내로 도입할 수 있게 한다. 반죽 볼트 또는 반죽 톱니들의 존재로 인해 메인 샤프트에 배치된 스크류인 소위 샤프트 로드는 샤프트 로드의 단면에서 볼 수 있듯이 연속적으로 작동하지 않지만 샤프트 로드의 단면 원주의 특정 각도 섹터를 지나 각각 연장되는 복수의 개별 블레이드 요소들로 세분화된다. 인접한 블레이드 요소들은 샤프트 로드의 축 방향뿐만 아니라 외부 원주 방향으로 서로 이격되어 있으며, 즉, 각각의 경우, 샤프트 로드의 축 방향뿐만 아니라 외부 원주 방향 모두에서 인접한 블레이드 요소들 사이에 틈이 제공된다. 예를 들어, 단면 원주와 관련하여 스크류 샤프트의 전체 샤프트 로드 또는 스크류 샤프트의 샤프트 로드의 축 방향 섹션이 3개의 블레이드 요소를 포함하는 경우, 각각은 샤프트 로드의 단면 원주의 예를 들어 100°의 각도 섹터 초과로 연장되며, 하나는 3-날 스크류 샤프트 또는 3-날 스크류 샤프트 섹션으로 언급된다. 축 방향으로의 스크류 샤프트의 회전 및 병진 운동은 플랭크(flank)들을 갖는 개별 블레이드 요소들이 해당 반죽 요소에 가까워져 혼합 및 반죽될 재료를 압축하고 전단 작용을 부여하는 방식으로 제어되며, 따라서 반죽 요소가 블레이드 요소들과 충돌하지 않으면서 혼합 및/또는 반죽 공정을 용이하게 한다. 그 외에도, 반죽 요소가 블레이드 요소들에 가까이 있어 반죽 요소는 블레이드 요소들의 플랭크상의 혼합물 성분들의 퇴적을 방지하므로, 반죽 요소는 궁극적으로 블레이드 요소들의 청소로 이어진다. 당연히, 블레이드 요소들의 개수와 형상은 반죽 요소의 개수에 맞게 조정되어야 한다. 통상적으로, 개별 반죽 요소는 공급 및 혼합 장치의 하우징의 내주면에 축 방향으로 배치되며, 블레이드 요소들의 형상 및 개수와 일치하고 하우징의 내주면의 적어도 하나의 섹션을 지나 연장되는 다중 열 방식으로 배치된다. 예를 들어, 4열의 반죽 요소가 하우징의 내주면에 배치된 경우, 스크류 샤프트는 단면에서 보았을 때 그의 외주면에 4개의 블레이드 요소를 가질 수 있으며, 그 사이에는 각 경우에 충분히 넓은 공간이 제공되며, 이에 따라 반죽 요소가 이 공간들을 통해 이동할 수 있다.
설명된 바와 같이, 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 하류 단부(이송 방향에서 볼 때)에는 추가 처리를 위해 공급 및 혼합 장치에서 생성된 균질 혼합물을 공급 및 혼합 장치에서, 예를 들어 과립화 장치와 같은 추가 처리 장치내로 이송하는 배출 장치가 배치된다. 공급 및 혼합 장치의 하우징을 배출 장치에 연결하기 위해, 연결 요소는 일반적으로 이송 방향에서 볼 때 공급 및 혼합 장치 하우징의 하류 전면측 단부에 배치된다. 일반적으로, 연결 요소는 플랜지이다. 연결 요소의 목적은 상기 혼합물이 기계적 또는 열적 영향에 의해 이송 중에 손상되지 않으면서 더 이송될 수 있는 방식으로 혼합물이 공급 및 혼합 장치에서 배출 장치로 이송될 수 있는 방식으로 하우징의 하류 단부와 배출 장치의 입력 측을 함께 연결하는 것이다. 이를 위해, 공급 및 혼합 장치의 하우징에 배치된 스크류 샤프트는 혼합물을 연결 요소를 통해 배출 장치로 직접 이송하기 위해 연결 요소를 통해 끝까지 연장된다.
공지된 혼합 및 반죽 기계들에서, 공급 및 혼합 장치에서 생성된 혼합물 또는 용융물은 배출 장치로 이송되기 전에 혼합물 또는 용융물에 함유된 가스 및 잔류 수분과 단량체와 같은 기타 휘발성 성분들을 제거하기 위해 탈기된다. 공지된 혼합 및 반죽 기계들의 한 변형에서, 이러한 목적을 위해 공급 및 혼합 장치의 하우징의 하류 단부(이송 방향에서 볼 때)에 탈기 장치가 제공되며, 상기 탈기 장치는 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)에 부압(negative pressure)을 부여하며, 이에 의해 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)에서 휘발성 성분이 제거된다. 그러나 이것은 특히 열에 민감한 용융물 또는 혼합물과 관련하여 몇 가지 단점이 있다. 한편으로, 반죽 요소는 탈기 장치의 하류, 즉 하우징의 맨 마지막 섹션과 연결 요소에서 더 이상 사용할 수 없으며, 그렇지 않으면 이미 탈기된 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)에 너무 많은 에너지가 도입되어, 용융물의 온도 상승을 초래하고 이로 인해 탈기된 용융물에 열 손상이 발생한다. 이러한 이유로, 반죽 요소는 탈기 장치의 하류에 위치한 하우징 섹션에서 이 변형의 공지된 혼합 및 반죽 기계에 더 이상 제공되지 않으며, 특히 연결 요소에서 제공되지 않아, 공급 및 혼합 장치의 하류 영역에 반죽 요소가 더 이상 제공되지 않으며, 혼합물의 성분들을 블렌딩하고 혼합물을 균질화할 때 적어도 크게 손실되는 결과를 가져온다. 대신, 이것은 단지 이송 섹션만을 포함한다. 이 변형의 다른 단점은 탈기될 혼합물이 배출 장치로 들어가기 전에 이미 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)로 존재해야 한다는 것이며, 즉 이미 하우징 섹션의 연결 요소의 상류에 탈기 장치가 이미 제공되어 있으며, 그렇지 않으면 효과적인 탈기가 불가능하기 때문이다. 이는 또한 탈기 장치의 하류에 있고 스크류 샤프트가 통과한 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 일부는 이송 섹션으로만 사용될 수 있다는 결과를 낳는다. 또한, 하류 연결 요소내의 용융물(반죽 요소가 없음에도 불구하고)은 추가로 전단되어, 용융 온도가 상승하거나 또는 특히 폴리염화비닐(PVC)과 같은 열에 민감한 재료와 같은 용융물의 열 손상을 초래할 수 있다. 게다가, 이 변형을 사용하면 연결 요소내에 반죽 요소가 없기 때문에 스크류 샤프트의 블레이드 요소들의 모든 플랭크를 완전히 청소할 수 없다. 그 결과, 블레이드 요소들의 플랭크에 그리고 블레이드 요소들이 샤프트 로드로 이행될 때 퇴적을 초래한다. 이로 인해 혼합 및 반죽 기계의 헹굼 시간이 길어지고 반죽 볼트에 의해 달성되는 "자체-청소 효과"가 없기 때문에 시재료를 변경할 때 폐기물의 양이 상당하다. 헹굼을 성공적으로 적용할 수 없는 경우에 폐기물을 방지하거나 또는 먼저 시재료를 변경할 수 있도록 종종 혼합 및 반죽 기계의 전체 공급 및 혼합 장치를 열고 세척해야 한다.
공지된 혼합 및 반죽 기계의 다른 변형에서, 공급 및 혼합 장치의 연결 요소와 배출 장치 사이에, 공급 및 혼합 장치로부터 배출된 후 상부에서 원통형 타워로 유입되고 원통형 타워의 내부에서 배출 장치의 스크류 아래로 떨어지는 혼합물에 대해 탈기 돔(degassing dome)이 제공된다. 그러나 이 변형은 용융물 처리에 적합하지 않거나 전혀 적합하지 않다. 그 외에도, 배출 장치의 스크류는 배출 장치에서 떨어지는 모든 물질을 탈기 돔으로 이송하기 위해 매우 커야 한다. 이는 이 변형에 대한 높은 투자 비용을 초래한다.
이를 기반으로, 본 발명의 목적은 특히 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는 연속 제조 공정을 위한 적합한 혼합 및 반죽 기계를 제공하는 것이며, 상기 혼합 및 반죽 기계는 공급 및 혼합 장치의 주어진 최소 길이로 혼합물 성분들의 최적 혼합 및 균질화를 허용하며, 이에 따라 혼합 및 반죽 기계가 공급 및 혼합 장치의 길이와 관련하여 최적의 효율성으로 구별되도록 하며, 또한 혼합 및 반죽 기계에 사용된 시재료를 변경할 때 공급 및 혼합 장치의 자체 청소를 더 쉽게 만드는 혼합 및 반죽 기계를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 공급 및 혼합 장치 및 배출 장치를 구비하며, 공급 및 혼합 장치는 하우징, 스크류 샤프트 및 연결 요소를 포함하고, 연결 요소는 하우징의 전면측에 배치되고 또한 배출 장치에 연결되며, 중공 내부가 하우징 및 연결 요소에 형성되고, 스크류 샤프트는 하우징의 내부를 통해 축 방향으로 적어도 단면적으로 연장되며 연결 요소의 내부를 통해 축 방향으로 적어도 단면적으로 연장되며, 하우징에는 하우징의 내주면으로부터 그 내부로 연장되는 복수의 반죽 요소가 배치되는, 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품, 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는 연속 제조 공정을 위한 혼합 및 반죽 기계로서, 혼합 및 반죽 기계는 또한 연결 요소의 내주면 상에 배치된 반죽 요소가 연결 요소의 내부로 연장되며, 배출 장치는 탈기 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합 및 반죽 기계에 의해 달성된다.
이 해법은 이송 방향에서 볼 때 공급 및 혼합 장치의 하우징의 하류 단부 대신 배출 장치에 먼저 탈기 장치를 배치한다는 지식을 기반으로 하며, PVC와 같이 거기에서 처리된 혼합물의 열에 민감한 재료조차도 열적으로 손상되지 않으면서 반죽 요소가 연결 요소의 내주면에 배치될 수 있도록 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)은 먼저 더 하류에 형성되어야 한다. 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계에서, 공급 및 혼합 장치에서 빠르게 회전하고 진동하는 스크류 샤프트의 영역에서 더 이상 가스 제거가 발생하지 않고, 배출 장치, 즉 공급 및 혼합 장치에서 빠르게 회전하고 진동하는 스크류 샤프트의 하류에서 가스 제거가 발생한다. 또한, 연결 요소의 내주면에 반죽 요소를 배치함으로써, 공급 및 혼합 장치의 이 영역은 또한 혼합물 성분들을 블렌딩하고 혼합물을 균질화하는 데 사용할 수 있으므로, 공급 및 혼합 장치의 길이는 연결 요소가 반죽 요소를 갖지 않는 상대적으로 더 긴 공급 및 혼합 장치와 동일한 혼합 및 균질화 레벨을 여전히 달성하도록 상대적으로 단축될 수 있다. 이러한 방식으로, 혼합 및 반죽 기계의 투자 비용이 실질적으로 감소할 뿐만 아니라, 공급 및 혼합 장치가 그의 전체 길이가 더 작기 때문에 마모가 적고 공간 요구 사항이 적기 때문에 특히 운영 비용이 절감된다. 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계와 관련하여, 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)이 처리되어야 하는 경우, 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)이 이송 방향에서 볼 때 먼저 연결 요소의 하류에 형성된다. 이것은 또한 동일한 혼합 및 균질화 레벨이 주어지면 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 전체 길이를 크게 줄일 수 있다는 사실에 기여한다. 이 외에도, 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계는 반죽 요소가 또한 연결 요소에 제공되기 때문에 스크류 샤프트의 블레이드 요소들의 모든 플랭크들을 그들의 하류 단부까지 완전히 청소할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 블레이드 요소들의 플랭크 및 블레이드 요소들이 스크류 샤프트의 샤프트 로드로 이행할 때의 퇴적도 연결 요소에서 또한 확실하게 방지된다. 이는 또한 시재료를 교체할 때 혼합 및 반죽 기계의 헹굼 시간을 극적으로 단축시키는 결과를 가져온다. 대체로, 본 발명은 특히 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는 연속 제조 공정을 위한 적합한 혼합 및 반죽 기계를 제공하여, 공급 및 혼합 장치의 주어진 최소 길이로 혼합물의 시재료의 최적의 블렌딩 및 균질화를 가능하게 하며, 이에 따라 혼합 및 반죽 기계가 공급 및 혼합 장치의 길이와 관련하여 최적의 효율성으로 구별되도록 하며, 또한 혼합 및 반죽 기계에 사용된 구성 요소들을 변경할 때 공급 및 혼합 장치의 청소가 더 쉽다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 배출 장치는 바람직하게는 역회전 이중 스크류 압출기이다. 이중 스크류 압출기를 사용하면, 양 스크류가 모두 회전할 때 스크류들 사이에 챔버들이 형성되며, 배출 장치내의 혼합물은 상기 챔버들을 통해 전방으로 이송된다. 이는 이중 스크류 압출기의 스크류 플라이트들과 스크류의 샤프트 로드들이 서로 대응하도록 설계되고, 2개의 스크류가 회전할 때 스크류 플라이트들과 2개의 스크류의 주름진 로드들 사이에서 챔버들이 이송 방향으로 원더링(wander)을 형성하는 치합 방식(intermeshing manner)으로 배치되어 있기 때문이다. 이는 2개의 스크류가 천천히 회전하고 배출 장치를 통해 혼합물을 안정적으로 이송할 수 있는 강제 이송을 초래하여 이송 방향 반대편의 혼합물 부분의 최소 역류만 발생시킨다. 2개의 스크류의 느린 회전으로 인해, 배출 장치, 즉 탈기 영역의 혼합물은 비교적 긴 유지 시간과 큰 탈기 표면을 가지므로 혼합물에 부여되는 높은 전단력 없이 효율적인 탈기가 달성된다. 이러한 방식으로 혼합물의 열 손상을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 배출 장치에 배치된 탈기 장치는 역회전 이중 스크류 압출기로서의 배출 장치의 바람직한 설계와 함께 시너지 효과를 발휘한다. 이중 스크류 압출기의 또 다른 장점은 이중 스크류 압출기의 스크류 플라이트들이 서로 맞물리기 때문에 단일 샤프트 압출기에 비해 혼합물 성분들의 퇴적이 현저히 감소한다는 것이다.
이와 관련하여, 배출 장치가 역회전 이중 스크류 압출기인 경우 특히 좋은 결과를 얻을 수 있다. 이들은 2 D 스크류 길이 내지 3 D 스크류 길이(따라서, 스크류 샤프트 직경의 2배 또는 3배에 해당하는 길이)에서 250 bar 내지 300 bar의 고압 축적 능력을 갖는 동시에 용융물 또는 혼합물(용융물이 생성되지 않은 경우)의 최소 온도 상승을 나타낸다. 대조적으로, 단방향 이중 스크류 압출기는 빠르게 회전하기 때문에 역회전 이중 스크류 압출기보다 전단력이 더 높고 압력이 훨씬 적게 발생한다.
역회전 이중 스크류 압출기의 스크류들은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
본 발명의 아이디어의 발전에 있어서, 이중 스크류 압출기의 2개의 스크류는 축 방향에서 보았을 때, 서로 0.1° 내지 10°, 바람직하게는 0.5° 내지 7.5°, 더 바람직하게는 2° 내지 5°, 가장 바람직하게는 2° 내지 3°의 각도로 기울어져 있으며, 2개의 스크류는 바람직하게는 이송 방향으로 수렴된다. 이 실시예에서, 나사산 깊이는 이송 방향으로 스크류 길이에 걸쳐 감소하거나 균질하도록 설계될 수 있다. 이러한 이중 스크류 압출기의 스크류들의 설계에서, 배출 장치를 작동할 때 2개의 스크류 사이에 형성된 챔버들은 이송 방향에서 연속적으로 작아지거나 이들 챔버의 체적이 감소한다. 챔버들로 이송된 혼합물은 이송 방향으로 점점 압축되어 혼합물에 잔류하는, 휘발성 화합물들, 예컨대, 특히 가스, 잔류 수분 및 단량체가 배출 장치의 이송 방향과 반대로 가압되어 탈기 장치를 향하게 된다. 이는 배출 장치에 배치된 탈기 장치의 시너지 상호 작용이 이중 스크류 압출기인 배출 장치의 설계에 의해 더욱 증가하도록 하는 결정적인 방식으로 탈기를 지원한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 배출 장치의 스크류들은 원추형으로 연장되고, 스크류들은 이송 방향으로 테이퍼져 있다. 이것은 이중 스크류 압출기의 2개의 스크류가 축 방향에서 보았을 때 평행하지 않고 서로 비스듬하게 배열된 전술한 실시예의 효과를 뒷받침한다.
전체 기계의 길이 측면에서 공간을 절약하고 현저히 짧아진 혼합 및 반죽 기계를 달성하기 위해, 배출 장치의 2개의 스크류(그들의 축 길이 방향에 대해)를 공급 및 혼합 장치의 스크류 샤프트에 대해 수평면에서 45° 내지 135°, 바람직하게는 60° 내지 120°, 보다 바람직하게는 80° 내지 100°, 더욱 더 바람직하게는 85° 내지 95°, 가장 바람직하게는 90° 비틀어지며, 이에 따라 연결 요소로 연장되는 스크류 샤프트의 전면측 단부는 배출 장치의 스크류들의 외주면을 향하여 배향되는, 발명 아이디어의 개발에서 제안된다. 이에 의해, 배출 장치는 공급 및 혼합 장치에 대해 직각으로 배치된다. 이에 의해 달성되는 공간 절약 외에도, 이 실시예는 공급 및 혼합 장치에서 생성된 혼합물이 공급 및 혼합 장치의 하우징 반대편의 연결 요소 단부로부터 스크류 샤프트에 의해 직접 배출 장치의 2개의 스크류 사이에 이송될 수 있다는 이점을 갖는다. 이에 의해, 공급 및 혼합 장치로부터 배출 장치로의 혼합물의 효과적인 이행이 이루어지며, 이는 혼합물 성분들이 다른 성분들에 퇴적되거나 베이킹-온 되지 않도록 한다. 배출 장치의 반대쪽에 배치 가능한 탈기 장치에 의해, 배출 장치로 혼합물이 유입되는 즉시 탈기가 또한 발생할 수도 있다.
설명된 바와 같이, 반죽 요소는 또한 공급 및 혼합 장치의 연결 요소의 내주면에 배치되며, 이는 연결 요소의 내부로 확장되고 거기에서 샤프트 로드에 배치된 블레이드 요소들과 함께 스크류 샤프트에 의해 이송된 혼합물의 최적의 블렌딩 및 균질화를 유발할 뿐만 아니라, 특히 블레이드 요소들의 플랭크 상의 혼합물 성분의 퇴적 또는 베이킹-온을 방지하며, 특히 블레이드 요소들의 플랭크로부터 샤프트 로드의 외주면으로의 이행에서 혼합물 성분의 퇴적 또는 베이킹-온을 방지한다. 바람직하게는, 반죽 요소는 연결 요소의 축 방향에서 보았을 때 연결 요소 내로 깊숙이 확장되어 혼합물을 블렌딩하고 균질화하는 데 연결 요소의 길이를 가장 잘 사용한다. 또한, 반죽 요소는 연결 요소의 내주면의 적어도 하나의 섹션을 지나 축 방향으로 연장되는 적어도 2열로 연결 요소의 내주면에 배치되며, 이에 따라 연결 요소에서의 다중 블레이드 스크류 샤프트 섹션의 사용을 허용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 첫 번째로부터 마지막 반죽 요소까지의 클리어런스는 연결 요소의 내주면의 전체 축 방향 길이에 대해 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 더 바람직하게는 적어도 80%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 90%, 가장 바람직하게는 연결 요소의 전체 축 방향 길이에 걸쳐, 연결 요소내의 적어도 하나의 열을 커버한다. 바람직하게는, 첫 번째로부터 마지막 반죽 요소까지의 거리는 연결 요소의 내주면의 전체 축 방향 길이에 대해 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 더 바람직하게는 적어도 80%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 90%, 가장 바람직하게는 연결 요소의 전체 축 방향 길이에 걸쳐, 연결 요소내의 모든 열을 커버한다.
본 발명의 의미 내에서, 혼합 및 반죽 기계의 연결 요소 또는 공급 및 혼합 장치의 하우징의 축 방향에서 연결 요소 또는 하우징의 내주면의 적어도 하나의 섹션을 지나 연장되는 열은, 축 방향으로 서로 이격된 반죽 요소들 위에 놓인 연결 라인이 적어도 본질적으로 직선이라는 사실을 말하며, 여기서 연결 라인의 직선으로부터의 최대 편차는 혼합 및 반죽 기계의 연결 요소 또는 공급 및 혼합 장치의 하우징 내주면의 단면 원주에 대해 10° 미만, 바람직하게는 5° 미만, 더 바람직하게는 2° 미만이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 반죽 요소는 하우징의 내주면의 적어도 하나의 섹션을 지나 축 방향으로 연장되는 적어도 2열로 하우징의 내주면에 또한 배치된다. 이에 의해, 하우징의 하류 단부의 적어도 내주면 상의 반죽 요소 열들은 동일한 스크류 샤프트 블레이드 형상이 양쪽 섹션에서 사용되는 경우 연결 요소의 내주면 상의 반죽 요소의 열들과 정렬될 수 있다. 그러나, 예를 들어 하우징의 하류 단부에서 3-날 스크류 샤프트 섹션을 사용할 수 있고 4-날 스크류 샤프트 섹션을 연결에 사용할 수 있거나 또는 그 반대로 사용할 수 있기 때문에 이것은 필요하지 않다.
일반적으로, 본원에 설명된 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치는 다양한 공정 섹션으로 세분화되며, 모든 공정 섹션에서 스크류 샤프트는 작동 중에 공정 섹션에 할당된 작업에 따라 그에 상응하는 개수로 할애되며, 블레이드 요소들과 하우징 벽 내주면의 형상은 그것에 조정된 반죽 요소의 개수로 할애된다. 예를 들어, 스크류 샤프트를 단면적으로 3-날 방식으로 설계하고, 단면적으로 4-날 방식으로 설계하는 것에 따라 혼합 및 반죽 기계의 하우징 내벽의 해당 섹션들에 3열 또는 4열의 반죽 요소를 장치하는 것이 알려져 있다. 공정 섹션이 하우징의 하류 단부와 공급 및 혼합 장치의 연결 요소의 상류 영역을 지나 연장되는지, 또는 공정 섹션이 하우징의 하류 단부에서 끝나고 다음 공정 섹션이 연결 요소의 상류 영역에서 시작하는지에 따라, 하우징의 하류 단부의 적어도 내주면 상의 반죽 요소의 열들은 연결 요소의 내주면 상의 반죽 요소의 열들과 정렬되거나 또는 정렬되지 않는다.
연결 요소의 내주면의 방향으로 연장되는 반죽 요소의 바람직하게는 2 내지 8, 더 바람직하게는 2 내지 6, 보다 바람직하게는 2, 3, 4 또는 6열이 연결 요소의 내주면에 배치된다. 더욱이, 연결 요소의 내주면의 축 방향으로 연장되는 반죽 요소의 2 내지 8, 더 바람직하게는 2 내지 6, 가장 바람직하게는 2, 3, 4 또는 6열이 하우징의 내주면에 배치된다. 이에 의해, 하우징의 축 방향 길이에서 볼 때 하우징의 모든 섹션들이 동일한 개수의 열을 가져야 하는 것은 아니다. 대신, 하우징의 개별 섹션은 다양한 개수의 반죽 요소를 가질 수 있지만, 바람직하게는 모든 섹션은 2개 내지 8개, 더 바람직하게는 2개 내지 6개, 가장 바람직하게는 2개, 3개 4개 또는 6개의 반죽 요소를 갖는다.
연결 요소의 영역에서 혼합물을 효과적으로 혼합하고 균질화하고, 공급 및 혼합 장치에서 배출 장치로 혼합물을 효과적으로 전달할 수 있도록 하기 위해, 하우징의 전면측에서 축 방향으로 보았을 때 스크류 샤프트는 연결 요소의 전체 축 방향 길이에 대해 적어도 50% 초과, 바람직하게는 적어도 70% 초과, 더 바람직하게는 적어도 80% 초과, 더욱 더 바람직하게는 적어도 90% 초과, 가장 바람직하게는 연결 요소의 전체 축 방향 길이를 지나 연장되는, 본 발명의 아이디어 개발에서 제안되었다.
설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 하우징의 하류 단부에서 탈기가 발생하지 않고 배출 장치에서 먼저 발생하는 것이 제공된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 연결 요소 및 연결 요소를 적어도 접하는 하우징의 영역은 적어도 20% 초과, 바람직하게는 적어도 40% 초과, 더 바람직하게는 적어도 60% 초과, 가장 바람직하게는 연결 요소의 전체 축 방향 길이에 걸쳐 연장되며, 어떠한 탈기 장치도 갖지 않는 것이 제공된다. 이는 특정 용도의 기능으로 추가 탈기 장치가 하우징의 상류 영역에 존재할 수 있도록 하지만 이는 바람직하지 않다.
따라서, 전체 공급 및 혼합 장치에 탈기 장치가 없는 것이 매우 특히 바람직하다.
설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계는 특히 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는데 적합하다. 따라서, 배출 장치의 배출 단부, 즉 배출 장치의 하류 단부에 있는 혼합 및 반죽 기계에서, 이송 방향에서 볼 때, 과립화 장치, 필터, 절단 장치, 스트랜드 다이, 프로파일 도구, 시트 다이 및 이들의 조합체들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 장치가 배치되는 것이 바람직하다. 이는 특히 공급 및 혼합 장치에서 생성되고 배출 장치에 의해 배출되는 균질 중합체 용융물과 같은 균질 혼합물이 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품으로 가공될 수 있게 한다.
바람직하게는, 수중 과립화 장치 또는 스트랜드 과립화 장치가 배출 장치의 배출 단부에 배치된다. 공기/물 과립화 장치는 예를 들어 가열된 과립화 다이 플레이트, 과립화 커터 및 커터 드라이브를 갖는 다이 본체뿐만 아니라 공기, 공기/물-미스트 또는 물 연결부를 갖는 과립 수집 하우징으로 구성될 수 있다. 이러한 과립화 장치는 특히 PVC, 엘라스토머 및 기타 고점도 용융물 또는 고 충전 중합체 제형에 적합하다. 대안적으로, 배출 장치의 배출 단부에는 수중 과립화 장치가 과립화 장치로서 배치되며, 이는 다이 플레이트 및 이에 인접한 수조를 포함한다. 수중 과립화 장치는 특히 점착성 및/또는 저점도 용융물에 적합하다. 대안적으로, 배출 장치의 배출 단부에는, 예를 들어 스트랜드 다이, 수조 및 흡입 롤러 및 커터 롤러들을 갖는 스트랜드 과립기를 포함하는 스트랜드 과립화 장치가 과립화 장치로서 배치된다. 스트랜드 과립화 장치는 특히 저점도 용융물에 적합하다.
대안적으로, 배출 장치의 배출 단부에는, 간헐 절단 장치, 스트랜드 다이, 시트 다이, 프로파일 도구 또는 유사한 장치가 배치될 수도 있다.
탈기 장치의 설계와 관련하여, 본 발명은 제한되지 않는다. 따라서, 모든 탈기 장치를 사용할 수 있으며 혼합 및 반죽 기계의 배출 장치에 연결할 수 있다. 바람직하게는, 탈기 장치는 부압을 발생시키는 장치를 갖는다. 대안적으로, 탈기 장치는 또한 양압을 생성하기 위한 장치에 연결될 수 있다.
예를 들어, 배출 장치의 탈기 장치가 배출 하우징 내에 개구부, 탈기 돔, 탈기 돔에 연결된 진공 장치, 탈기 돔에 연결된 분리기, 선택적으로 누출 공기 밸브, 선택적으로 하나 이상의 투시 창 및 선택적으로 부압 표시기를 구비하는 것이 적합한 것으로 입증되었다. 분리기와 진공 장치는 모두 두 번 이상 존재할 수 있다. 바람직하게는 진공 펌프가 진공 장치로 사용된다. 예를 들어, 건식 작동 펌프(루츠 압축기, 사이드 채널 압축기, 클로 펌프 등) 또는 워터 링 펌프가 진공 펌프로 적합하다. 다량의 가스 및/또는 액체를 흡입해야 하는 경우 및/또는 50 mbar 미만의 비교적 낮은 최종 압력을 설정해야 하는 경우, 직렬로 연결된 2개 이상의 진공 펌프가 바람직하다.
따라서, 탈기 장치는 유동-흐름 시스템 또는 순환 시스템으로 설계될 수 있다. 유동-흐름 시스템은 예를 들어 연결 호스, 분리기, 진공 펌프 및 담수 공급 장치를 갖는 탈기 돔을 포함할 수 있으며, 담수 공급 장치는 물 연결부, 유량 모니터, 물의 양을 조절하기 위한 2/2 전자 밸브 및 스로틀 밸브로 구성될 수 있다. 개방 순환 시스템으로서의 순환 시스템은 예를 들어 연결 호스를 갖는 탈기 돔, 분리기, 진공 펌프 및 열교환기를 갖는 용기를 포함할 수 있다. 진공 펌프는 용기에서 물을 흡입하고 혼합물에서 추출된 물과 임의의 성분을 용기로 다시 전달한다. 용기의 물은 열교환기를 통해 냉각된다. 용기의 수위를 모니터링하고 해당되는 경우 물을 다시 추가한다. 용기가 넘치지 않도록 상압 오버플로우가 제공된다.
본 발명의 아이디어의 발전에서, 탈기 장치는 배출 장치에서 800 mbar 미만, 바람직하게는 600 mbar 미만, 더 바람직하게는 50 mbar 내지 500 mbar, 가장 바람직하게는 200 mbar 내지 400 mbar의 절대 압력을 조정하고 유지할 수 있도록 설계되는 것을 제안한다.
본 발명의 추가 주제는 전술한 혼합 및 반죽 기계에서 수행되는, 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는 방법이다.
본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다:
도 1은 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계의 개략적인 평면도이며,
도 2는 도 1에 도시된 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치에 사용된 스크류 샤프트를 갖는 하우징의 사시도이며,
도 3은 도 1에 도시된 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 하류 부분 및 배출 장치 섹션의 개략적인 단면도이며,
도 4는 도 1에 도시된 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 하류 부분의 사시도 및 부분 단면도이며,
도 5는 진공 펌프와 분리기를 포함하는 유동-흐름 시스템으로 설계된 탈기 장치 섹션의 개략도이며,
도 6은 진공 펌프와 분리기를 포함하는 순환 시스템으로 설계된 탈기 장치 섹션의 개략도이며,
도 7은 종래 기술에 따른 혼합 및 반죽 기계의 공급 및 혼합 장치의 하류 부분 및 배출 장치 섹션의 개략적인 단면도이다.
도 1에 개략적인 평면도로서 도시된 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계(10)는 공급 및 혼합 장치(12), 배출 장치(14) 및 수중 과립화 장치(16)를 포함한다. 공급 및 혼합 장치(12)는 혼합 및 반죽될 시재료를 공급하기 위한 상부 피더(20)뿐만 아니라 충진 호퍼(20')가 그 상부에 배치된 하우징(18)을 포함한다. 공급 및 혼합 장치(12)는 도 2에서 접어 개방한 형태의 사시도로 상세히 도시되고, 공급 및 혼합 장치(12)의 하류 단부(이송 방향에서 볼 때)는 도 3 및 도 4에 단면으로 도시된다. 하우징(18)의 상류 단부에는 모터 및 기어 박스를 포함하는 구동 블록(22)이 배치된다. 또한, 하우징(18)은 하우징 전면측의 하류 단부에 플랜지된 연결 요소(24)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 탈기 장치(26)는 배출 장치(14) 상에, 특히 연결 요소(24) 반대편의 배출 장치(14) 측에 제공된다. 또한, 배출 장치(14)는 또한 구동 블록(22')을 포함한다.
도 2 내지 도 4에 상세한 방식으로 도시된 바와 같이, 하우징(18)은 축 방향으로 인접하여 배치된 다수의 하우징 쉘 부분(32, 32', 32'')으로 구성되는 소위 하우징 쉘(30)로 내부가 덮인 2개의 하우징 절반부(28, 28')를 포함한다. 이에 의해, 본 특허 출원에서, 하우징 쉘(30)은 하우징(18)의 일부인 것으로 간주된다. 2개의 하우징 절반부(28, 28')가 폐쇄될 때, 하우징(18)의 내주면은 스크류 샤프트(34)가 배치된 원통형 중공 내부와 접한다. 스크류 샤프트(34)는 원주면에 블레이드 요소(38)들이 배치된 샤프트 로드(36)를 포함한다. 반죽 볼트(40)로 설계된 반죽 요소(40)들은 2개의 하우징 절반부(28, 28')의 내주면에 제공된다. 이 반죽 요소의 각각은 하우징(18)의 벽에 각각 제공된 구멍을 고정하기 위해 배치되며, 상기 구멍은 하우징(18)의 벽을 통해 하우징 쉘(30)의 내주면으로부터 연장된다. 각 오목부(42)의 하부 방사상 내부 단부는 정사각형 단면을 갖도록 설계될 수 있으며, 여기서 각각의 반죽 볼트(40)는 리셉터클(42)의 정사각형으로 설계된 방사상 내부 단부내로 완벽하게 끼워지는 단부를 갖고, 그에 따라 리셉터클(42)에서 회전 불가능한 방식으로 사용 상태로 고정된다. 반죽 볼트(40)는 리셉터클(42)에 놓인 그 단부에서 나사 체결에 의해 리셉터클(42)의 오버레이 단부(overlying end)에 사용된 고정 요소에 연결된다. 특히, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각 서로 균등하게 이격된 반죽 볼트(40)를 축 방향에서 볼 때 3열(44, 44', 44'')의 형태로 2개의 하우징 절반부(28, 28')의 각각으로 연장된다. 하우징(18)은 바람직하게는 하나 이상의 열 장치에 의해 온도 제어되거나, 하우징 외부에 부착된 전열 카트리지 또는 가열판들을 사용하여 가열 가능하며, 그리고 수냉 또는 공냉되며 필요한 경우 오일 또는 다른 액체 또는 특수 가스와 같은 다른 유체에 의해 냉각된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 혼합 및 반죽 기계는 축 방향으로 여러 공정 단계(46, 46', 46'')로 세분화되며, 각 공정 단계(46, 46', 46'')는 반죽 볼트(40)의 개수뿐만 아니라 샤프트 로드(34)상의 블레이드 요소(38)들의 개수 및 치수 측면에서 개개의 공정 단계(46, 46', 46")의 기능에 맞게 조정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 하우징 절반부(28)의 좌측 섹션(46) 및 우측 섹션(46")에서, 반죽 볼트(40)용 리셉터클(42)의 3열(44, 44', 44") 중 2열, 특히 상부 열(44) 및 하부 열(44")에는 반죽 볼트(40)가 제공되는 반면, 중간 열(44')에는 반죽 볼트(40)가 제공되지 않는다. 대조적으로, 상부 하우징 절반부(28)의 중간 섹션(46')에서, 반죽 볼트(40)용 리셉터클(42)의 3열(44, 44', 44") 중 1열, 특히 중간 열(44')에는 반죽 볼트(40)가 제공되는 반면, 상부 열(44) 및 하부 열(44")에는 반죽 볼트(40)가 제공되지 않는다.
종래 기술에 따른 혼합 및 반죽 기계를 나타내는 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 이러한 유형의 혼합 및 반죽 기계에서, 공급 및 혼합 장치(12)에서 생성된 혼합물 또는 용융물이 배출 장치(14)로 전달되기 전에 혼합물 또는 용융물에 함유된 가스뿐만 아니라 잔류 수분 및 단량체와 같은 다른 휘발성 성분을 제거하도록 혼합물 또는 용융물을 탈기하기 위해 하우징(18)의 하류 단부에 탈기 장치(26)가 제공된다. 거기에 배치된 탈기 장치(26)로 인해, 반죽 요소(40)들은 이 혼합 및 반죽 기계의 연결 요소(24)에 더 이상 제공되지 않으며, 그렇지 않으면 너무 많은 에너지가 이미 탈기된 용융물에 도입되어 용융물의 온도 상승을 가져오고 이에 따라 열 손상을 초래하기 때문이다. 이는 반죽 요소(40)가 더 이상 제공되지 않는 공급 및 혼합 장치(12)의 하류 영역이 혼합물의 성분들을 블렌딩하고 혼합물을 균질화하는 데 크게 손실되는 결과를 가져온다. 이 변형의 추가 단점은 탈기하기 위한 혼합물이 배출 장치에 들어가기 전에 이미 용융물로서 존재해야 한다는 것이며, 특히 탈기 장치(26)가 제공되는 하우징(18) 섹션의 연결 요소(24)의 상류에서 이미 용융물로서 존재해야 하며, 그렇지 않으면 효과적인 가스 제거가 불가능하기 때문이다. 이것은 또한 스크류 샤프트(34)에 의해 관통되고 탈기 장치(26)의 하류에 위치된 공급 및 혼합 장치(12)의 부분이 이제 단지 이송 섹션으로서만 사용될 수 있다는 것을 초래한다. 또한, 연결 요소(24)에 반죽 요소(40)가 없기 때문에 스크류 샤프트(34)의 블레이드 요소(38)들의 모든 플랭크를 완전히 청소하는 것은 불가능하다. 이는 블레이드 요소(38)들의 플랭크 및 블레이드 요소(38)들의 샤프트 로드(36)로의 이행에 퇴적을 초래한다. 이로 인해 혼합 및 반죽 기계의 헹굼 시간이 길어지고 시재료를 변경할 때 더 많은 양의 폐기물이 발생한다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 본 발명에 따르면, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 탈기 장치(26)는 배출 장치(14)에 제공되고, 반죽 요소(40)들은 또한 연결 요소(24)의 내부로 연장되는 연결 요소(24)의 내주면 상에 배치된다. 따라서, 본 발명에 따른 혼합 및 반죽 기계에서, 공급 및 혼합 장치(12)에서 빠르게 회전하고 진동하는 스크류 샤프트(34)의 영역에서 더 이상 가스 제거가 발생하지 않고, 배출 장치(14), 즉, 공급 및 혼합 장치(12)에서 빠르게 회전하고 진동하는 스크류 샤프트(34)의 하류에서 가스 제거가 발생한다. 먼저, 공급 및 혼합 장치(12)의 하우징(18)의 하류 단부 대신에 배출 장치(14) 상에 탈기 장치(26)를 배치함으로써, PVC와 같은 거기에서 처리된 혼합물의 열에 민감한 물질조차도 열적으로 손상되지 않으면서 반죽 요소(40)가 연결 요소(24)의 내주면 상에 또한 배치될 수 있도록 용융물은 먼저 더 하류에 형성되어야 한다. 이러한 방식으로, 공급 및 혼합 장치(12)의 길이가 대응적으로 단축될 수 있으며, 이에 의해 혼합 및 반죽 기계(10)의 운영 비용뿐만 아니라 투자 비용이 실질적으로 감소된다. 또한, 다른 장점들 외에도, 블레이드 요소(38)들의 플랭크 및 블레이드 요소(38)들의 스크류 샤프트(34)의 샤프트 로드(36)로의 이행 때 및 연결 요소(24)에 퇴적되는 것도 확실하게 방지된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배출 장치(14)는 역회전 이중-스크류 압출기로서, 길이 방향으로 연장되고 맞물리는 2개의 스크류(48, 48')를 가지며, 이 스크류들은 배출 장치(14)가 작동할 때 서로 반대 방향으로 회전한다. 스크류(48, 48')들은 스크류 플라이트(50, 50') 및 샤프트 로드(52, 52')를 가지며, 스크류(48, 48')들은 서로 대응하도록 설계되고 2개의 스크류가 회전할 때 치합 방식으로 배치되며, 2개의 스크류(48, 48')의 스크류 플라이트(50, 50')와 샤프트 로드(52, 52') 사이에 챔버가 형성되고 이송 방향으로 원더링(wander)된다. 그 결과, 양 스크류(48, 48')들이 천천히 회전하면서 배출 장치를 통해 혼합물을 안정적으로 이송하며, 이에 따라 이송 방향 반대편의 혼합물 일부의 역류가 최소화되는 강제 이송이 가능하다. 2개의 스크류의 느린 회전으로 인해, 배출 장치(14), 즉 탈기 영역의 혼합물은 비교적 긴 유지 시간과 큰 탈기 표면을 가지므로 혼합물에 부여되는 높은 전단력 없이 효율적인 탈기가 달성된다. 따라서, 혼합물에 대한 열 손상이 확실하게 방지된다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 이중-스크류 압출기의 2개의 스크류(48, 48')는 축 방향에서 보았을 때 평행하지 않고 서로를 향해 0.1° 내지 20°, 바람직하게는 0.5° 내지 10°, 더 바람직하게는 2° 내지 5°의 각도로 기울어지도록 배치되어 있으며, 여기서 2개의 스크류(48, 48')는 이송 방향으로 수렴한다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배출 장치(14)의 탈기 장치(26)는 배출 장치(14)의 하우징(56)에 개구부(도시되지 않음)를 통해 연결된 탈기 돔(54)을 포함한다. 진공 펌프 및 분리기를 포함하는 장치(60)는 호스(58)를 통해 탈기 돔(54)상에 배치된다. 또한, 탈기 돔(54)은 투시 창(62), 부압 표시기(64) 및 누출 공기 밸브(leaked air valve)(66)를 포함한다. 탈기 돔(54)에서 요구된 부압은 장치(60)에 제공된 진공 펌프에 의해 조절되며, 잔류 가스 및/또는 잔류 액체는 장치(60)에 제공된 분리기에 의해 탈기 돔(54)으로부터 추출되어 분리된다. 따라서, 장치(60)는 도 5에 도시된 바와 같이 유동-흐름 시스템(flow-through system)으로 설계될 수 있거나 또는 도 6에 도시된 바와 같이 순환 시스템(circulation system)으로 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 5에 도시되고 유동-흐름 시스템으로 설계된 장치(60)는 진공 펌프(68)로서의 워터 링 펌프(water ring pump) 및 분리기(70)를 포함하며, 이들은 서로 호스 라인(72)을 통해 연결되어 있다. 또한, 이 디자인의 장치(60)는 담수 공급 목적을 위해 물 연결부(74), 유량 모니터(76), 2/2 전자 밸브(78) 및 물의 양을 조절하기 위한 스로틀 밸브(80)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 6에 도시되고 순환 시스템으로 설계된 장치(60)는 진공 펌프(68)로서의 워터 링 펌프 및 분리기(70)를 포함한다. 또한, 이 실시예의 장치(60)는 열 교환기(81)를 갖는 용기, 담수 공급 목적을 위해 물 연결부(74), 스트레이너(strainer)(82), 제어 밸브(84), 2/2 차단 밸브(86), 배수 밸브(88), 오버플로우(90), 체크 밸브(92) 및 온도 조절기(94)를 포함한다. 진공 펌프(68)는 용기(81)로부터 물을 흡입하고, 혼합물로부터 추출된 물 및 임의의 성분들을 용기(81)로 다시 이송한다. 용기(81)의 물은 열교환기에 의해 냉각된다. 용기(81)의 수위가 모니터링되고, 필요한 경우 물이 다시 추가된다. 용기(81)가 과도하게 채워지지 않도록 상압 오버플로우(pressureless overflow)(90)가 제공된다.
도면부호의 설명
10 혼합 및 반죽 기계
12 공급 및 혼합 장치
14 배출 장치
16 (수중) 과립화 장치
18 하우징
20 상부 피더
20' 충진 퍼넬
22, 22' 구동 블록
24 연결 요소
26 탈기 장치
28, 28' 하우징 절반부
30 하우징 쉘
32, 32', 32'' 하우징 쉘 부분
34 스크류 샤프트
36 샤프트 로드
38 블레이드 요소
40 반죽 요소 / 반죽 볼트
42 반죽 요소용 리셉터클
44, 44', 44'' 반죽 요소의 열
46, 46', 46'' 처리 섹션
48, 48' 배출 장치의 스크류
50, 50' 배출 장치 스크류의 스크류 플라이트
52, 52' 배출 장치 스크류의 샤프트 로드
54 탈기 돔
56 배출 장치의 하우징
58 호스
60 진공 펌프와 분리기를 포함하는 장치
62 투시 창
64 부압 표시기
66 누출 공기 밸브
68 진공 펌프
70 분리기
72 호스 라인
74 (담수) 물 연결부
76 흐름 모니터
78 2/2 전자 밸브
80 스로틀 밸브
81 열교환기를 구비한 용기
82 스트레이너
84 조절 밸브
86 2/2 차단 밸브
88 배수 밸브
90 오버플로우
92 체크 밸브
94 온도 조절기

Claims (15)

  1. 연속 제조 공정을 위한 혼합 및 반죽 기계(10)로서, 공급 및 혼합 장치(12) 및 배출 장치(14)를 구비하며, 공급 및 혼합 장치(12)는 하우징(18), 스크류 샤프트(34) 및 연결 요소(24)를 포함하고, 연결 요소(24)는 하우징(18)의 전면측에 배치되고 또한 배출 장치(14)에 연결되며, 중공 내부가 하우징(18) 및 연결 요소(24)에 형성되고, 스크류 샤프트(34)는 하우징(18)의 내부를 통해 축 방향으로 적어도 단면적으로 연장되며 또한 연결 요소(24)의 내부를 통해 축 방향으로 적어도 단면적으로 연장되며, 및 하우징(18)에는 하우징(18)의 내주면으로부터 그 내부로 연장되는 복수의 반죽 요소 (40)가 배치되는, 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하고,
    연결 요소(24)의 내주면 상에 반죽 요소(40)가 배치되고, 이 반죽 요소는 연결 요소(24)의 내부로 연장되며, 배출 장치(14)는 탈기 장치(26)를 구비하는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  2. 제1항에 있어서, 배출 장치(14)는 이중 스크류 압출기인, 혼합 및 반죽 기계(10).
  3. 제2항에 있어서, 배출 장치(14)는 역회전 이중 스크류 압출기인, 혼합 및 반죽 기계(10).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 이중 스크류 압출기의 2개의 스크류는 축 방향에서 보았을 때 평행하게 배치되지 않고, 서로 0.1° 내지 20°, 바람직하게는 0.5° 내지 10°, 가장 바람직하게는 2° 내지 5°의 각도로 기울어져 있으며, 2개의 스크류는 바람직하게는 이송 방향으로 수렴되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 장치(14)의 스크류들은 원추형으로 연장되고, 스크류들은 이송 방향으로 테이퍼져 있는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 장치(14)의 스크류들은 공급 및 혼합 장치의 스크류 샤프트에 대해 수평면에서 45° 내지 135°, 바람직하게는 60° 내지 120°, 더 바람직하게는 80° 내지 100°, 더욱 더 바람직하게는 85° 내지 95°, 가장 바람직하게는 90° 비틀어지며, 연결 요소(24)로 연장되는 스크류 샤프트(34)의 전면측 단부는 배출 장치(14)의 스크류들의 외주면을 향하여 배향되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 반죽 요소(40)들은 연결 요소(24)의 내주면의 적어도 하나의 섹션을 지나 축 방향으로 연장되는 적어도 2열(44, 44', 44")로 연결 요소(24)의 내주면 상에 배치되며, 적어도 하나의 열의 첫 번째로부터 마지막 반죽 요소(40)까지의 거리는 연결 요소(24)의 내주면의 전체 축 방향 길이에 대해 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 더 바람직하게는 적어도 80%, 더욱 더 바람직하게는 90%, 가장 바람직하게는 연결 요소(24)의 내주면의 전체 축 방향 길이인, 혼합 및 반죽 기계(10).
  8. 제7항에 있어서, 하우징(18)의 내주면 상의 반죽 요소(40)들은 또한 하우징(18)의 내주면의 적어도 하나의 섹션을 지나 축 방향으로 연장되는 적어도 2열(44, 44', 44'')로 배치되며, 바람직하게는 하우징(18)의 하류 단부 중 적어도 하나에서 내주면 상의 반죽 요소(40)들의 열(44, 44', 44'')은 연결 요소(24)의 내주면 상의 반죽 요소(40)들의 열(44, 44', 44'')과 정렬되며, 연결 요소(24)의 내주면의 축 방향으로 연장되는 반죽 요소(40)들의 2 내지 8, 바람직하게는 2 내지 6, 더 바람직하게는 2, 3, 4 또는 6열(44, 44', 44'')은 바람직하게는 연결 요소(24)의 내주면에 배치되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(18)의 전면측에서 축 방향으로 보았을 때 상기 스크류 샤프트(34)는 연결 요소(24)의 전체 축 방향 길이에 대해 적어도 50% 초과, 바람직하게는 적어도 70% 초과, 더 바람직하게는 적어도 80% 초과, 더욱 더 바람직하게는 적어도 90% 초과, 가장 바람직하게는 연결 요소(24)의 전체 축 방향 길이를 지나 연장되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 요소(24) 및 연결 요소(24)와 접하는 하우징(18)의 영역은 적어도 20% 초과, 바람직하게는 적어도 40% 초과, 더 바람직하게는 적어도 60% 초과, 가장 바람직하게는 하우징(18)의 전체 축 방향 길이를 지나 연장되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  11. 제10항에 있어서, 전체 공급 및 혼합 장치(12)에는 탈기 장치가 없는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 장치(14)의 배출 단부에는 과립화 장치, 필터, 절단 장치, 스트랜드 다이, 프로파일 도구, 시트 다이 및 이들의 조합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 장치가 배치되며, 바람직하게는 과립화 장치(16)는 공기/물 과립화 장치, 수중 과립화 장치 또는 스트랜드 과립화 장치인, 혼합 및 반죽 기계(10).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 탈기 장치(26)는 부압을 발생시키는 장치를 갖거나 또는 부압을 발생시키는 장치에 연결되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 탈기 장치(26)는 배출 장치(14)에서 800 mbar 미만, 바람직하게는 600 mbar 미만, 더 바람직하게는 50 mbar 내지 500 mbar, 가장 바람직하게는 200 mbar 내지 400 mbar의 절대 압력을 조정하고 유지할 수 있도록 설계되는, 혼합 및 반죽 기계(10).
  15. 방법으로서, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 혼합 및 반죽 기계에서 과립, 압출 프로파일 또는 성형 부품 예컨대, 중합체 과립, 중합체 압출 프로파일 또는 중합체 성형 부품을 제조하는, 방법.
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