KR20220082881A - 용융물의 열간 다이 페이스 과립화용 다이 플레이트 및 그 제조 방법 - Google Patents

용융물의 열간 다이 페이스 과립화용 다이 플레이트 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220082881A
KR20220082881A KR1020227016054A KR20227016054A KR20220082881A KR 20220082881 A KR20220082881 A KR 20220082881A KR 1020227016054 A KR1020227016054 A KR 1020227016054A KR 20227016054 A KR20227016054 A KR 20227016054A KR 20220082881 A KR20220082881 A KR 20220082881A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
die plate
melt
hollow chamber
die
walls
Prior art date
Application number
KR1020227016054A
Other languages
English (en)
Inventor
플로리안 피셔
마이클 엘루
스테판 달하이머
Original Assignee
마그 아우토매틱 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마그 아우토매틱 게엠베하 filed Critical 마그 아우토매틱 게엠베하
Publication of KR20220082881A publication Critical patent/KR20220082881A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/02Making granules by dividing preformed material
    • B29B9/06Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
    • B29B9/065Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion under-water, e.g. underwater pelletizers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/3001Extrusion nozzles or dies characterised by the material or their manufacturing process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • B29B13/022Melting the material to be shaped
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/30Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/582Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for discharging, e.g. doors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82Heating or cooling
    • B29B7/826Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0022Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05Filamentary, e.g. strands
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/345Extrusion nozzles comprising two or more adjacently arranged ports, for simultaneously extruding multiple strands, e.g. for pelletising
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/04Particle-shaped
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/757Moulds, cores, dies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

본 발명은 다이 플레이트의 용융 채널들을 통과하고 출구 표면에서 여전히 뜨거운 상태에서 과립으로 분할되는 중합체 용융물과 같은 용융물 타입 재료의 열간 다이 면 과립화에 관한 것이다. 한편, 본 발명은 다이 플레이트 본체를 통과하여 링 형상 형성물로 분포된 출구 표면으로 피딩하는 용융 채널들을 갖는 다이 플레이트 본체를 포함하는 다이 플레이트에 관한 것이며, 출구 표면 상에서 빠져나가는 용융물 스트랜드(strand)들이 회전 블레이드, 이러한 타입의 다이 플레이트를 포함하는 과립화 헤드, 뿐만 아니라 이러한 타입의 과립화 헤드를 포함하는 언더워터 또는 워터 링 과립기에 의해 분할된다. 한편, 본 발명은 이러한 타입의 다이 플레이트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 다이 플레이트 본체 - 다이 플레이트의 온도를 제어하고/하거나 용융 채널들을 단열하기 위해 제공된 적어도 하나의 중공 챔버를 포함하고, 용융 채널들을 둘러싸는 본체의 섹션들을 포함함 - 는 추가 재료 적용에 의한 일체형 단일 피스 적층체로 형성되며, 여기서 이들의 재료 층들은 개별적으로 층상으로 경화되어, 중공 챔버 및 용융물 채널 벽들이 유기적으로 라운드되며 따라서 온도 제어 매체 흐름에 적합하게 된다.

Description

용융물의 열간 다이 페이스 과립화용 다이 플레이트 및 그 제조 방법
본 발명은, 일반적으로 다이 플레이트의 용융물 채널들을 통과하고 출구 표면에서 고온 배출되어 과립으로 분할되는, 중합체 용융물과 같은, 용융물-타입 재료의 과립화에 관한 것이다. 한편으로, 본 발명은 용융물 채널들을 포함하는 다이 플레이트 본체를 가진 다이 플레이트에 관한 것이며, 이것은 다이 플레이트 본체를 통과하여 링 모양의 형성물로 분포된 출구 표면에 피딩하며, 출구 표면 상에서 빠져나가는 용융물 스트랜드(strand)들은, 회전 블레이드, 이러한 종류의 다이 플레이트가 있는 과립화 헤드 및 과립기에 의해, 특히 이러한 타입의 열간 다이 페이스 과립화 헤드가 있는 언더워터 또는 워터 링 또는 에어 과립기에 의해 열간 절단된다. 다른 한편으로, 본 발명은 이러한 타입의 다이 플레이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이러한 타입의 다이 플레이트들은 과립기의 커터 헤드와 협력할 수 있으며, 이것의 회전 블레이드들은, 용융물 채널들에서 나오는 용융물 스트랜드들을 고온 절단하기 위해 다이 플레이트의 출구 표면을 따라 스크레이프하며, 여기서 용융물 채널들의 마우스들 주위의 출구 표면은 회전 블레이드들에 대한 맞물림 또는 카운터 표면을 형성하고, 블레이드 윤곽에 따라 평면 또는 선형 방식에 따라 이동하는 블레이드 에지를 지지하기 위해 종종 평평할 수 있지만 구형(spherical) 또는 오목형 또는 곡선형일 수도 있다.
언더워터 과립기(underwater granulator)의 경우, 상기 블레이드들이 수조에서 회전함으로써 절단 펠릿들이 서로 부착되지 않고 취급하기 쉬운 지점까지 응고되거나 냉각되도록 한다.
워터 링(water ring) 과립기의 경우, 블레이드들 및 다이 플레이트 페이스(die plate face)가 수조에 위치하지 않으며, 흐르는 물의 환형 흐름에 의해 원주 방향으로 둘러싸고 있어, 절단 펠릿들을 동반 및 운반하여, 이들을 냉각시켜 고형화를 시작한다. 회전 블레이드들은 본질적으로 건조한 상태에서 다이 플레이트의 페이스를 빠져나가는 용융물 스트랜드들을 절단하고, 아직 뜨거운 용융물-타입 과립을 회전 워터 링으로 배출한다. "워터 링"은 반드시 물로 구성되어야 하는 것은 아니지만(그럼에도 불구하고 발생할 수 있음), 다른 운송 및/또는 냉각 매체를 포함할 수도 있으며, 예를 들어 물질의 액체 혼합물 형태로, 또는 적어도 부분적으로 또한 액적 및/또는 분무 미스트 스트림 또는 이들의 혼합물 형태로 포함할 수 있다. 상기 언더워터 과립기의 경우에도, 수조 또는 다이 플레이트 및 블레이드들을 지나는 물 흐름이 반드시 물로 구성되어야 하는 것은 아니지만(그럼에도 불구하고 발생할 수 있음), 다른 운송 및/또는 냉각 매체가 또한 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
에어 또는 냉각 에어 과립기의 경우, 열간 다이 페이스가 건조되며, 여기서 회전 블레이드가 채널 마우스들에서 나오는 용융물 스트랜드들을 절단하기 위해 다이 플레이트를 따라 이동할 수도 있다. 열간 절단 과립이 에어의 흐름에 의해 추가로 운반되고 냉각되며, 물에 비해 에어의 열전도율이 더 낮기 때문에 이것에는 더 많은 시간이 소요된다.
상기 케이스들에서, 특히 언더워터 과립화 및 워터 링 과립화에 있어서(그러나 상기 에어 과립화에서도 어느 정도까지는), 다이 플레이트들은 통과하는 블레이드들로 인한 기계적 응력뿐만 아니라, 열간 다이 페이스로 인한 복합적인 열 요구 사항들을 받게 된다. 한편으로, 용융물 또는 용융물 스트랜드는, 용융물 채널들의 동결을 방지함과 동시에 과립화될 재료의 온도 한계를 유지하기 위해, 특정 온도 범위 내에서 다이 플레이트를 통과하여 밖으로 흘러야 한다. 결과적으로, 다이 플레이트는 종종 상대적으로 높은 주어진 온도를 가져야 한다. 다른 한편으로, 수조 또는 워터 링 형태의 다이 플레이트의 환경은 매우 온도가 낮기 때문에, 다이 플레이트들에서 매우 높은 온도 구배가 발생한다.
다이 플레이트들이 출구 표면에서 과도하게 냉각되는 것을 방지하기 위해, 특히 언더워터 과립기들에 사용되고 수조로 둘러싸여 있고 차가운 공정수(process water)와 접촉하는 경우, 이러한 다이 플레이트들은 경우에 따라 열적으로 절연되거나 단열재가 제공된다. 이러한 단열재는 예를 들어 다이 플레이트 본체 내부의 중공 챔버를 포함할 수 있으며, 이것은 다이 플레이트 본체의 열전도율이 높은 일반적으로 금속인 재료를 통해 다이 플레이트의 고온 입구 측에서 저온 출구 측으로의 직접적인 열 전달을 피하기 위해, 가능한 한 넓은 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
에어 또는 가스로 채워지거나 진공 처리된 이러한 중공 챔버에 대한 대안으로 또는 추가적으로, 내부로부터 다이 플레이트를 가열하는 것이 알려져 있으며, 여기서는 가열 유체가 상기 중공 챔버 또는 별도의 가열 채널들을 통해 순환된다.
통과하는 워터 링에 의한 냉각, 및 용융물 채널들 또는 채널 마우스들의 동결(freezing)이 워터 링 과립기에서는 상대적으로 사소한 문제이지만, 과립화될 재료에 대한 정확한 온도 제어가 또한 워터 링 과립기들에서 유지되어야 한다. 원칙적으로, 이것은 에어 과립기에도 유사한 방식으로 적용된다. 워터 링 과립기 및 에어 과립기는 열가소성 수지를 과립화하는데 사용될 뿐만 아니라, 제약품 또는 식품의 과립화에 널리 사용되며, 일반적으로 과립화 동안 잘못된 온도에 민감하고 매우 좁은 온도 범위를 필요로 하므로, 다이 플레이트는 민감하게 가열 및/또는 냉각 또는 절연되어야 한다.
언더워터 과립화용 다이 플레이트가 예를 들어 US 2006/0165834 A1, US 2007/0254059 A1, WO 2010/019667 A1 또는 DE 40 36 196 A1에 공지되어 있다.
이와 관련하여, 후자의 문헌 WO 2010/019667 A1은, 전도성이 낮은 재료로 제조된 인서트를 사용하여 용융물 채널들, 및 용융물 채널들이 개방되는 웨어 링(wear ring)을 나머지 다이 플레이트 본체로부터 절연하는 것을 제안한다. DE 40 36 196 A1은, 다이 플레이트의 용융물 채널 사이에 열 매체 채널들을 제공하고 이러한 열 매체 채널들과 수조에 의해 냉각된 플레이트 페이스 사이에 다이 플레이트 본체에 추가 절연 채널들을 형성하는 것을 제안하며, 이것은 용융물 채널들이 개방되는 다이 플레이트 출구 표면을 형성하고 이를 통해 불활성 가스가 절연 매체로 흐른다.
워터 링 과립화용 다이 플레이트들이 예를 들어 AT 508 199 B1 또는 DE 10 2012 012 070 A1에 공지되어 있다.
에어 또는 냉각 에어 과립화용 다이 플레이트들이 예를 들어 EP 26 99 235 B1에 공지되어 있다.
다양한 절연 및 온도 제어 조치로 인해, 이러한 다이 플레이트들은 점점 더 복잡한 형상을 갖게 되며 이에 상응하는 제조 노력이 수반된다. 특히 다이 플레이트들의 중공 챔버들은 제조하기가 어렵다.
또한, 이러한 다이 플레이트들은 외력과 열 응력을 견딜 수 있는 충분한 안정성이 필요하다. 회전 블레이드들로 인한 응력 외에도, 다이 플레이트는 언더워터 박스에서 공정수에 의해 출구 표면에 가해지는 수압을 견뎌야 한다. 또한, 다이 플레이트의 강한 온도 구배로 인해 열 응력들이 발생한다. 이와 관련하여, 절연 목적 또는 온도 제어를 위해 다이 플레이트는 넓은 영역에 걸쳐 속이 비어 있고, 다이 플레이트의 입구 및 출구 표면에서 온도 제어 캐비티를 경계짓는 벽은 종종 매우 얇기 때문에, 제한된 수압으로도 변형이 발생할 수 있다. 동시에, 다이 플레이트는 공정수의 침투를 방지하기 위해 영구적으로 타이트하고 균열이 없어야 한다.
본 발명의 근본적인 목적은 개선된 다이 플레이트, 이러한 타입의 다이 플레이트를 구비한 개선된 과립화 헤드, 개선된 과립기, 및 이러한 타입의 다이 플레이트의 개선된 제조 방법을 제공하여, 종래 기술의 단점들을 회피하고 유리하게는 이것을 더욱 발전시키는 것이다. 특히, 기계적 안정성을 손상시키지 않으면서 열 요구 사항들 및 작동 조건들에 대한 다이 플레이트 구조의 개선된 적응을 달성하는 것을 목표로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 과제는 청구항 1에 기재된 다이 플레이트, 청구항 18에 기재된 이러한 다이 플레이트를 구비한 과립화 헤드, 청구항 20에 기재된 과립기, 및 청구항 23에 기재된 다이 플레이트의 제조 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들의 특허 청구 대상이다.
따라서 다양한 인서트 및 커버 부품들로부터 다이 플레이트 본체를 어셈블리하는 것이 아니라, 적어도 하나의 중공 챔버를 포함하는, 필요한 윤곽에서의 부가 재료 적용에 의해서 층상으로(layer by layer) 빌드업함으로써, 플레이트 부품들의 기계 가공 및 납땜에 의해서 제공되는 기존 다이 플레이트들의 기하학적 한계를 제거하는 것이 제안된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 온도 제어 및/또는 절연 중공 챔버 및 용융물 채널들을 둘러싸는 본체 섹션들을 포함하는 다이 플레이트 본체는, 재료 층들이 층상으로 개별 통합되는 일체형 단일 피스 적층체로서의 부가 재료 적용에 의해 형성된다. 부가 재료 적용 및 결과적인 층상 윤곽은 온도 제어 또는 절연을 위해 형성된 중공 챔버 영역에서 복잡하고 조화로우며 유기적으로 성장한 벽 윤곽들을 달성하는 것을 가능하게 하여, 다이 플레이트에 안정성을 제공하고, 균열을 방지할 뿐만 아니라 중공 챔버를 통해 흐르는 온도 제어 또는 절연 매체에 대한 유리한 흐름 상태들을 제공한다. 동시에, 일체형 단일 피스 적층 구조는 중공 챔버 및 용융물 채널들에도 불구하고 조밀한 설계가 달성될 수 있도록 한다.
특히, 적층형 다이 플레이트 본체는 금속 재료로 형성될 수 있다. 그에 관계없이, 적층형 다이 플레이트 본체는 3D 프린팅 헤드, 스테레오리소그래피 공정 또는 다른 부가 빌드-업 공정을 사용하여 3D 프린팅 공정에서 층들로부터 빌드업될 수 있다.
특히, 재료 층들은 에너지 빔에 의해 층별로 연속적으로 액체화 및/또는 고형화될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 재료들이 가루형 및/또는 페이스트형 및/또는 액체 형태로 층들에 적용될 수 있으며 용융 또는 응고 및/또는 경화 및/또는 레이저 빔 또는 전자 빔 또는 플라즈마 빔에 의해 화학적으로 반응됨으로써 경화된 층을 형성할 수 있다. 적층식 형성(layered formation)으로 인해, 다이 플레이트 본체는 온도 제어 및/또는 절연 중공 공간 또는, 용융 채널 벽 또는 가열 유체 연결부 또는 곡률이 변하는 채널 및/또는 작은 입자 표면 윤곽들에서도 상이한 윤곽 섹션들 사이의 각지거나 또는 둥근 트랜지션 등과 같은 형성하기 어려운 다른 섹션들에 정밀하게 형상맞춤될 수 있다.
용융물 채널들은, 다이 플레이트 본체의 중공 챔버에서 적어도 부분적으로 독립되어 있고 반대쪽 측면들에서 상기 중공 챔버를 경계짓는 다이 플레이트 본체의 벽들과 재료적으로 균질한 단일 피스로 일체 형성되는 채널 컬럼(channel column)들에 형성될 수 있다. 따라서 용융물 채널들이 연장되는 상기 채널 컬럼들은, 그들 사이에 있는 중공 공간을 획정하는 입구 및 출구 표면 체벽들 밖으로 유기적으로 성장할 수 있으며, 이로 인해 안정적인 구조가 될 수 있을 뿐만 아니라 용융물 채널들의 출구 지점들에서의 누출 문제들이 방지된다.
상기 채널 컬럼들은, 다이 플레이트 본체의 다른 윤곽 섹션들과 함께, 상기 방식으로, 특히 3D 프린팅 공정을 사용하여 프린팅되는 병렬 또는 연속 작업 단계들에서 층들로 빌드업될 수 있다. 상기 채널 컬럼들은 먼저 고체 재료 본체로서 형성될 수 있으며, 후속 기계 가공 단계에서 각각의 용융물 채널이 이 고체 재료 본체로 기계 가공된다. 대안적으로, 채널 컬럼들은 또한 적층 구조에 막힌 구멍 또는 관통 구멍을 이미 구비할 수 있으며, 이 막힌 구멍 또는 관통 구멍은 드릴 아웃 및/또는 폴리싱 및/또는 그라인딩과 같은 후속 처리 단계에서 기계 가공될 수 있다. 유리하게는, 용융물 채널들은 용융물 흐름을 가능한 한 적게 손상시키기 위해 낮은 러프니스 깊이를 가진 가능한 한 매끄러운 벽면을 구비한다. 상기 채널 컬럼들의 외벽들은 기계 가공되지 않은 상태로 유지되거나 적층체 표면을 가질 수 있지만, 용융물 채널 벽은 유리하게는 기계 가공되며, 특히 드릴링 및/또는 밀링 및/또는 폴리싱 및/또는 그라인딩 및/또는 호닝된다.
채널 컬럼들의 루트 영역에서의 응력 피크들을 줄이거나 입구 및 출구 측의 본체 벽들을 향한 전이 영역의 균열을 방지하기 위해, 상기 채널 컬럼들은 바람직하게는 조화롭게 확장되는 단부 섹션들을 가질 수 있고/있거나, 단면에서 볼 때, 인접한 다이 플레이트 벽들로의 전이 영역에서 둥근 외부 원주 윤곽들을 가질 수 있다. 특히, 채널 컬럼들은 용융물 흐름에 평행한 두 축 방향에 있어서 그들의 외벽들이 언더컷될 수 있다. 그러나 적층형 구조로 인해, 이러한 언더컷 윤곽들에서는 일반적인 탈형(demolding) 문제가 발생하지 않는다.
중공 챔버의 대면적(large-area) 팽창의 경우에도 중공 챔버를 경계짓는 다이 플레이트의 단부 벽들의 충분한 안정성을 달성하기 위해, 본 발명의 추가 개발에서, 지지 벽들 또는 기둥들이 중공 챔버 내부에 제공될 수 있으며, 이들은 입구측 본체 벽을 출구측 본체 벽에 연결하고 서로에 대해 지지한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 지지 벽들 및/또는 기둥들은 또한 적층형 구조이거나 적층체로서 형성되고/되거나 반대 측면들, 특히 다이 플레이트의 입구 및 출구 측면들 상에서 상기 중공 챔버를 경계짓는 본체 벽들에 일체로 몰딩된다. 지지 벽들 및/또는 기둥들을 다이 플레이트의 단부 벽들에 일체로 몰딩함으로써 훨씬 더 큰 안정성을 달성할 수 있다. 동시에, 부가적인, 층상 설계(layer-by-layer design)가 지지 벽들이나 기둥들의 윤곽을 매우 얇게 만들어, 원하지 않는 열 전달을 방지한다.
유리하게는, 균일한 지지를 제공하고/하거나 또한 온도 제어 유체가 중공 챔버를 통해 흐를 때 온도 제어 유체의 분산을 제공하기 위해 중공 공간 전체에 분산되는 복수의 지지 벽들 및/또는 기둥들이 제공될 수 있다. 유리하게는, 예를 들어, 10개 초과 또는 20개 초과 또는 30개 초과의 지지 벽들 및/또는 기둥들이 상기 중공 챔버에 제공될 수 있다.
상기 지지 벽들 및/또는 기둥들은 각각의 지지 벽 또는 기둥 높이의 40% 미만 또는 30% 미만 또는 20% 미만일 수 있는 벽 또는 기둥 두께 또는 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 추가 실시예들에서, 지지 벽들 및/또는 기둥들은 중공 챔버 전체에 대략 균일하게 분산되어 형성되고/되거나 균일한 지지 패턴을 형성하는 지지 구조체를 형성할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예들에서, 지지 벽들 및/또는 지지 기둥들은 주된 용융물 흐름 방향에 수직인 단면 평면을 볼 때 및/또는 다이 플레이트의 단부 벽이 절단될 때 물결 모양 패턴을 형성하고/하거나 물결 모양 코스를 가질 수 있으며, 노출된 중공 챔버는 용융물 흐름 방향에 대략 평행한 관찰 방향에서 관측될 수 있다.
지지 벽들 및/또는 기둥들은, 다이 플레이트의 한 측면에서 다이 플레이트의 반대편 측면으로, 특히 다이 플레이트에 온도 제어 센터 입구가 있는 측면에서 온도 제어 센터 출구가 제공되는 반대편 다이 플레이트 측면까지 평행한 물결선들을 따라 연장될 수 있다. 따라서, 중공 챔버로 유입되는 온도 제어 유체는 다수의 지지 벽들 및/또는 기둥들에도 불구하고 다이 플레이트를 통해 균일하게 흐를 수 있다. 지지 벽들의 물결 모양 코스로 인해, 흐르는 유체의 온도 제어 효과가 훨씬 더 증가할 수 있다.
본 발명의 추가 개발에서, 상기 지지 벽들은 에지 윤곽이 적어도 부분적으로 둥글거나 아치형일 수 있는 애퍼처들을 가질 수 있다. 특히, 아치형 애퍼처들은, 각각의 지지 벽이 일련의 창 형상 또는 아치 형상 애퍼처들을 갖도록 지지 벽에 일렬로 제공될 수 있다. 둥근 에지 윤곽은 응력 피크들을 방지하여 균일한 힘들의 도입을 달성할 수 있게 한다.
본 발명의 유리한 추가 실시예에서, 상기 중공 챔버는 적어도 용융물 채널들의 환형 패턴에 의해 둘러싸인 다이 플레이트의 내부 영역 및/또는 적어도 용융 채널들의 환형 패턴을 둘러싸는 다이 플레이트의 외부 영역에서 연장될 수 있다. 유리하게는, 중공 챔버는 상기 용융물 채널들의 외부 및 내부 모두에서 연장되어, 한편으로는 환형 용융물 채널 패턴의 인접한 이웃 영역 모두가 열적으로 절연되고/되거나 온도 제어될 수 있도록 한다. 특히, 중공 챔버는 용융물 채널들이 형성되는 채널 컬럼들 또는 용융물 채널들을 넘어 내부로부터 외부로 연장되며, 이에 따라 상기 용융물 채널들은 중공 챔버에서 독립된 것이다.
중공 챔버는 최상의 절연 및/또는 온도 제어를 제공하기 위해 다이 플레이트의 단면적의 적어도 30% 또는 심지어 50% 초과 또는 60% 초과 또는 70% 초과에 걸쳐 연장될 수 있다. 이와 관계없이, 중공 챔버는 축 방향, 즉 블레이드 회전 재료의 방향 또는 용융물 흐름의 방향으로 높이를 가질 수 있으며, 이 높이는 다이 플레이트의 높이 또는 두께의 적어도 25% 또는 심지어 33% 초과 또는 심지어 50% 초과이다.
다이 플레이트의 부가 가공 동안 고형화되지 않은 원료 분말 또는 원료를 성형 중공 챔버에서 다시 꺼내기 위해, 다이 플레이트는 적어도 하나의 배출 구멍, 바람직하게는 분산 방식으로 배열되는 여러 배출 구멍을 가질 수 있으며, 이것은 상기 중공 챔버 밖으로 나와 다이 플레이트의 외측면, 바람직하게는 다이 플레이트의 반대편 단부면들 중 하나에서 개방된다. 유리하게는, 상기 배출 구멍들은, 다이 플레이트가 과립화 헤드의 연결 본체에 배치되는 다이 플레이트의 입구 측면에서 개방될 수 있으며, 따라서 배출 구멍들은 과립화 헤드가 어셈블될 때 덮이거나 폐쇄된다.
다이 플레이트의 조기 마모를 방지하기 위해, 내마모성 경질 재료 링이 다이 플레이트의 출구 측면에 배치될 수 있으며, 내마모성 경질 재료 링의 외부를 따라 커터 헤드의 블레이드들이 작동됨으로써 기존 용융물 스트랜드들을 절단한다. 내마모성 경질 재료 링의 상기 외부 표면이 블레이드들과 협력하는 블레이드 슬라이딩 표면을 형성하며, 블레이드 슬라이딩 표면 상에서, 회전 블레이드들이 따라 미끄러질 수 있고 블레이드들이 가압될 수 있다.
상기 내마모성 경질 재료 링은 다이 플레이트의 적층체와 별도로 제조될 수 있고, 적층체로서 형성되는 다이 플레이트 본체에 다양한 방식들로, 예를 들어 브레이징 또는 납땜에 의해 부착될 수 있다.
그러나, 본 발명의 대안적인 추가 개발에서, 적층형 다이 플레이트 본체는 또한 적층형 구조 동안 경질 재료 링에 재료적으로 본딩되고/되거나 상기 경질 재료 링 상에 빌드업될 수 있다. 경질 재료 링은 다이 플레이트 본체가 층상으로 빌드업되는 베이스 본체 역할을 할 수 있으며, 가장 낮은 층 또는 경질 재료 링에 바로 인접한 적층체의 층이 재료 본딩 및/또는 마이크로 포밍(microforming) 및/또는 화학적 본딩에 의해 경질 재료 링에 결합된다. 경질 재료 링 상에 직접 분말층 또는 원료층이 용융되어 고형화될 때, 고형화 층 재료가 경질 재료의 미세기공과 맞물려 이것을 견고하게 덮게 된다. 이것은 상기 납땜과 같은 후속 접합 단계를 절약할 뿐만 아니라, 경질 재료 링과 인접한 다이 플레이트 본체 사이의 긴밀한 연결을 달성하게 한다.
경질 재료 링은 단층일 수도 있고 3D 프린팅으로 빌드업되지 않을 수도 있다.
그러나 다른 한편으로, 적층체로 구성된 다이 플레이트 본체는 반대편 측면, 즉 입구 측면으로부터 빌드업될 수도 있으며, 여기서 본 발명의 유리한 추가 개발에서, 적층체는 과립화 헤드의 인접한 연결 피스 상에 직접 빌드업될 수 있다. 상기 피팅은 압출기와 같은 용융물 공급원으로부터 나오는 용융된 재료를 다이 플레이트의 용융물 채널들로 분배하기 위한 분배 챔버 및/또는 분배 채널들을 가질 수 있다.
부가 공정에서 층상으로 빌드업되는 다이 플레이트 본체는, 이에 따라 재료 본딩 및/또는 마이크로폼 본딩에 의해, 예를 들어 연결 피스 상에 놓이는 분말 층을 용융 및 고형화함으로써 상기 방식으로 과립화 헤드의 상기 연결 본체에 연결될 수 있으므로, 재료 본딩 및/또는 마이크로폼 본딩 및/또는 화학적 본딩이 상기 방식으로 발생한다.
다이 플레이트 본체의 부가 어셈블리 동안 다이 플레이트 본체의 이러한 성형에 대한 대안으로서, 다이 플레이트 본체는 또한 다른 방식으로 과립화 헤드에 연결될 수 있으며, 예를 들어 나사 결합 및/또는 납땜 및/또는 다른 방식으로 고정될 수 있다.
본 발명에 대하여 바람직한 예시적 실시예 및 대응하는 도면들에 기초하여 이하에서 더 상세히 설명한다. 도면들은 다음을 보여준다:
도 1은 열간 다이 페이스 과립기, 예를 들어 언더워터 과립기의 과립화 헤드 및 블레이드 헤드의 개략적인 부분 단면도로서, 과립화 헤드의 연결 본체에 배치되는 부가 가공된 다이 플레이트 및 그 위에서 움직이는 블레이드 헤드의 블레이드들을 보여주고;
도 2는 도 1의 열간 다이 페이스 과립화 헤드의 사시도로서, 다이 플레이트 및 용융물 채널들이 개방되는 다이 플레이트의 경질 재료 링을 보여주고;
도 3은 이전 도면들로부터의 다이 플레이트에 대한 단면도로서, 다이 플레이트 내부의 중공 챔버 및 용융물 채널들이 관통하여 연장되는 채널 컬럼들을 보여주고;
도 4는 채널 컬럼들의 윤곽을 도시하는 다이 플레이트의 단면, 경사 사시도이고;
도 5는 경질 재료 링이 없고 용융물 채널들이 아직 뚫리지 않은 다이 플레이트 본체를 보여주는 다이 플레이트의 사시 단면도로서, 여기서 다이 플레이트의 중공 챔버에서 지지 벽 및/또는 기둥 구조가 본 발명의 유리한 실시예에 따라 도시되어 있고;
도 6은 도 5와 유사한 다이 플레이트의 사시, 절단 경사도로서, 입구 측을 보여주고 지지 벽들을 통한 아치형 애퍼처들을 도시하고 있으며;
도 7은 도 5 및 도 6의 다이 플레이트의 단면도이고; 또한
도 8은 다이 플레이트의 중공 챔버에 있는 지지 벽 구조의 절단 평면도를 보여주는 이전 도면들로부터의 다이 플레이트의 평면도로서, 물결 모양의 지지 벽 코스를 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열간 다이 페이스 과립기(1)는 고정 위치에 배치될 수 있는 과립화 헤드(2), 및 커터 헤드 축(4)을 중심으로 회전 구동될 수 있고 커터 헤드 축(4) 방향으로 과립화 헤드(2)에 대해 가압될 수 있고/있거나 폐쇄 및/또는 예압될 수 있는 커터 헤드(3)를 포함하며, 이에 따라 커터 헤드(3)의 단부면에 제공된 블레이드(5)가 과립화 헤드(2)의 블레이드 슬라이딩 표면(6)을 따라 미끄러질 수 있다.
환형 패턴으로 분포된 용융물 채널들(7)은 상기 블레이드 슬라이딩 표면(6) 상으로 개방되어 있다. 이러한 채널들은 과립화 헤드(2)를 통과하여, 예를 들어 용융물을 혼련하고 압력 하에 이를 과립화 헤드(2)로 운반하는 압출기에 의해, 과립화 헤드(2)의 입구 측으로부터 용융물을 공급받을 수 있다. 환형 패턴으로 분포된 용융물 채널들(7)은 상기 방식으로 가압 용융물이 공급되는 분배 챔버와 입구 측에서 연통할 수 있다.
용융물 채널들(7)은 공통 피치 원(common pitch circle) 상에 배치될 수 있지만, 필요한 경우 이러한 피치 원에 대해 안쪽으로 및/또는 바깥쪽으로 오프셋되어 배치될 수도 있으며, 2개 이상의 열의 용융물 채널들이 환형 패턴으로 분포되어 제공될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 과립화 헤드(2)는 입구 측 단부면과 함께 과립화 헤드(2)의 연결 본체(9)에 안착되는 다이 플레이트(8)를 포함한다. 용융물 채널들(7)의 상기 환형 패턴은 다이 플레이트(8)의 다이 플레이트 본체(10)를 통해 연장되고, 상기 연결 본체(9)에 대응하여 배치된 용융물 채널들과 연통한다.
다이 플레이트 본체(10)의 출구 측에는 내마모성 경질 재료 링(11)이 있으며, 내마모성 경질 재료 링(11)을 통해 상기 용융물 채널들(7)이 계속되고, 내마모성 경질 재료 링(11)의 외부 상에서 상기 용융물 채널들(7)이 개방된다. 경질 재료 링(11)의 상기 외부 표면은 기존의 용융물 스트랜드들을 절단하기 위해 블레이드 헤드(3)의 블레이드(5)가 그에 따라 슬라이딩하는 블레이드 슬라이딩 표면(6)을 형성한다.
도면들에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드 슬라이딩 표면(6) 및/또는 다이 플레이트(8)의 출구면은, 실질적으로 평평할 수 있으며 및/또는 블레이드 헤드(3)가 회전하는 블레이드 헤드 축(4)에 대해 실질적으로 수직하거나 횡방향으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 다이 플레이트(8)의 출구 측 및/또는 용융물 채널들(7)이 개방되는 적어도 블레이드 슬라이드 표면(6)은 또한, 곡선형 또는 원추형 방식으로 또는 블레이드 헤드 축(4)에 대한 일정한 각도로, 예를 들어 구형 캡 또는 잘린 원뿔 또는 다른 환형 토러스 윤곽의 형태(annular torus contour)로 윤곽이 형성될 수 있으며, 이러한 경우에 용융물 채널들(7)은 유리하게는 블레이드 헤드 축(4)에 대한 일정한 각도로 설정될 수 있고/있거나 비스듬하게 설정된 블레이드 슬라이드 표면(6)에 수직으로 개방될 수 있다.
그와 관계없이, 다이 플레이트(8)의 입구 측은 또한 곡률을 가질 수 있거나 원뿔형으로 윤곽이 이루어지거나 그렇지 않으면 오목하거나 볼록할 수 있다. 도 1에 도시된 입구 측의 본질적으로 평평한 설계의 경우, 후자는 또한 평평한 연결 본체(9)의 단부면에 배치될 수 있다.
언더워터 과립화의 경우, 상기 블레이드들(5)은 블레이드 헤드(3)를 둘러싸고 다이 플레이트 출구 표면과 접하는 절단 챔버의 수조에서 회전하여, 기존 용융물 스트랜드들이 수조에서 절단되도록 한다(WO 2010/019667A1 참조). 워터 링 과립기들의 경우, 블레이드들과 다이 플레이트 면이 수조에 위치하지 않고, 흐르는 물의 환형 스트림에 의해 원주 방향으로 둘러싸여 있으며, 절단된 펠릿들을 동반 및 운반하여, 이들을 냉각시킴으로서 고형화를 시작한다. 회전 블레이드들은 본질적으로 건조된 상태에서 다이 플레이트의 면을 빠져나가는 용융물 스트랜드들을 절단하고, 아직 뜨거운 용융물 타입 과립들을 회전 워터 링으로 배출한다(AT 508 199 B1 참조).
도면들에 도시된 바와 같이, 다이 플레이트(8)는 그 내부에 중공 챔버(12)를 가지며, 이것은 다이 플레이트(8)의 열적으로 절연 및/또는 온도 제어, 예를 들어 가열 또는 냉각을 위해 구성되고, 2개의 본체 벽(13, 14)에 의해 다이 플레이트(8)의 입구 및 출구 단부면들을 향하는 경계를 이룬다. 외주를 향하여, 상기 중공 챔버(12)는 2개의 단부 본체 벽들(13, 14)에 원주방향으로 연결되는, 특히 균질한 재료에 의해 단일 피스로 형성되는 원주벽(15)에 의해 폐쇄된다. 특히, 중공 챔버(12)는 용융물 채널들(7)의 온도를 제어하기 위해 제공될 수 있으며, 예를 들어 중공 챔버(12)를 통해 흐르는 가열 매체에 의해 용융물 채널들을 가열하고/하거나 다이 플레이트(8)의 출구 단부면으로부터 용융물 채널들을 열적으로 절연할 수 있다.
도면들에 도시된 바와 같이, 상기 템퍼링 및/또는 절연 중공 챔버(12)는 다이 플레이트(8)의 실질적으로 전체 단면적에 걸쳐 연장될 수 있고, 특히 환형 용융물 채널 패턴 내의 내부 영역을 채우고/채우거나 외부에서 용융물 채널들의 환형 패턴을 둘러싸는 영역을 채울 수 있다. 특히, 중공 챔버(12)는 용융물 채널들(7)을 가로질러 내부에서 외부로 연장되어, 용융물 채널들(7) 또는 용융물 채널들(7)이 연장되는 채널 컬럼들(16)이 중공 챔버(12)에서 독립되고 중공 챔버(12)를 관통하도록 할 수 있다.
상기 다이 플레이트 본체(10)는 다이 플레이트 본체(10)의 단부 본체 벽들(13, 14) 및 주변 벽(15)을 포함하고 중공 챔버(12)를 함께 형성하며, 상기 채널 컬럼들(16)은 층들이 층들로 통합된 적층 구조체(layered structural body)로서 형성된다. 특히, 상기 적층체는 3D 프린팅 공정에 의해 제조될 수 있으며, 여기서 상기 본체 및 주변 벽들(13, 14, 15) 및 채널 컬럼들(16)은 재료 관점에서 균질하게 하나의 피스로 서로 일체적으로 연결될 수 있으며, 각각은 층들로 빌드업될 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 채널 컬럼들(16)은 초기에 중실(solid) 컬럼들로서 층상으로 빌드업될 수 있다. 용융물 채널들(7)은 이후에 상기 채널 컬럼들(16)로 기계 가공될 수 있으므로, 용융물 채널들(7)은 다이 플레이트(8)의 입구 측에서 다이 플레이트(8)를 통해 다이 플레이트(8)의 출구 측으로 원하는 경우 단면이 변경되는 관통-구멍들 방식으로 연장될 수 있다.
도면들에 도시된 바와 같이, 상기 채널 컬럼들(16)은 유리하게는 전체적으로 원뿔형 윤곽을 가질 수 있거나, 예를 들어 입구 측에서 출구 측으로 테이퍼질 수 있는 원뿔 윤곽 외부 표면을 가질 수 있다.
이러한 원뿔형 윤곽에 관계없이, 채널 컬럼들(16)의 단부 부분들은 인접한 본체 벽들(13 및 14)을 향해 넓어지고/지거나 둥근 윤곽을 가질 수 있으므로, 채널 컬럼들(16)은 단부들에서 조화롭게 두꺼워지거나 넓어질 수 있고 본체 벽들(14, 15)을 향해 매끄럽고 둥근 전이부를 가질 수 있다.
상대적으로 얇은 전면 본체 벽들(13 및 14)을 지지하기 위해, 지지 벽들(17) 및/또는 기둥들이 상기 중공 챔버(12)에 제공될 수 있으며, 이는 서로에 대한 반대편 본체 벽들(13 및 14)을 연결하거나 지지하는 전체 벌집형 지지 구조체(18)를 형성할 수 있다.
상기 지지 구조체(18)는 대향하는 본체 벽들(13, 14) 중 하나 또는 둘 모두에 하나의 피스로 일체적으로 연결될 수 있고, 특히 적층형 구조에 의해 그 위에 일체적으로 형성될 수 있다. 그에 관계없이, 상기 지지 구조체(18)는 특히 3D 프린팅 공정에 의해 생성되는 적층체로서 층들로 형성될 수 있다. 유리하게는, 상기 지지 구조체(18)는 3D 프린팅 공정에서 본체 및/또는 주변 벽들(13, 14, 15) 또는 채널 컬럼들(16)의 층상 구성과 병렬로 제조될 수 있다.
상기 지지 벽들(17)은 가느다란 벽 두께를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 예를 들어 1:5 또는 1:7 이하의 벽 두께 대 벽 높이 비율을 제공할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 지지 벽들(17)은 블레이드 헤드 축에 평행한 관측 방향에서 벽을 볼 때 물결 모양의 윤곽을 가질 수 있다. 그 파형은 본질적으로 직선파 방향을 따를 수 있지만, 필요한 경우 아치형 파 방향이 제공될 수도 있다. 특히, 물결 모양의 지지 벽들(17)은 하나의 다이 플레이트 측면으로부터 반대편 다이 플레이트 측면을 향해 연장될 수 있다.
그에 관계없이, 지지 벽들(17)은 서로에 대해 실질적으로 평행한 코스를 가질 수 있고/있거나 지지 벽들 사이에 실질적으로 일정한 갭 치수로 형성될 수 있다.
유리하게는, 특히 서로 평행한 코스로 배치되는 10개 초과 또는 20개 초과의 지지 벽들(17)이 제공될 수 있다.
도면들에 도시된 바와 같이, 상기 지지 벽들(17)에는 인접한 지지 벽들 사이의 인접한 채널들이 상호 연결되는 바람직하게는 창 또는 도어 아치형 애퍼처들(19)이 각각 제공될 수 있다. 온도 제어 유체가 지지 구조체(18)를 통해 흐를 때, 온도 제어 유체는 지지 벽의 경로를 가로질러 애퍼처들을 통해 흐를 수 있고 중공 챔버 위에 균일하게 분포할 수 있다.
지지 벽들(17)에 규정된 애퍼처들(19)은 유리하게는 적어도 섹션들에서 아치형 방식으로 둥글게 될 수 있고, 특히 적어도 하나의 본체 벽(14)을 향해 아치형 방식으로 둥글게 될 수 있거나 라운딩(20)을 가질 수 있다. 지지 벽들(17)은 애퍼처들(19) 주위에 아치형 통로들을 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다이 플레이트(8)는 온도 제어 매체, 예를 들어 오일 또는 물 또는 다이 플레이트의 온도 제어를 위한 혼합물이 다이 플레이트에 도입되거나 배출 또는 순환될 수 있는 입구 및 출구 포트들(21 및 22)을 가질 수 있다. 특히, 온도 제어 매체는 중공 챔버(12)의 적어도 일부를 통해 순환될 수 있고, 여기서 지지 벽들(17)은 온도 제어 매체의 분포에 영향을 미칠 수 있다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다이 플레이트(8)는 중공 챔버(12)를 외부에 연결할 수 있는 배출 구멍들(23)을 더 가질 수 있다. 상기 배출 구멍들(22)은 3D 프린팅 공정에서 고형화되지 않은 분말이 중공 챔버(12)로부터 제거될 수 있게 한다.
유리하게는, 배출 개구들(23)은 과립화 헤드(2)의 연결 본체(9)에 부착될 때 은폐되도록 다이 플레이트(8)의 입구면으로 개방될 수 있다.
유리하게는, 다이 플레이트 본체(10)는 과립화 헤드(2)의 연결 본체(9) 상에 빌드업되어, 다이 플레이트 본체(10)가 재료 본딩 및/또는 마이크로폼 본딩 및/또는 화학적 본딩에 의해 연결 본체(9)에 부착되도록 할 수 있다. 특히, 연결 본체(9)는 3D 프린팅 공정에서 베이스 본체 역할을 할 수 있으며, 그 위에 재료 분말 또는 원료를 붓거나 도포한 다음 층별로 액화 및 고형화시킨다. 따라서 연결 본체(9)에 직접 위치하는 층이 연결 본체(9)에 견고하게 본딩된다.
그러나, 반대로, 다이 플레이트 본체(10)는 또한 대응하는 방식으로 내마모성 경질 재료 링(11)에 부착될 수 있으며, 이 경우 상기 경질 재료 링은 3D 프린팅 프로세스에서 베이스 본체의 역할을 할 수 있다.
그러나, 대안적으로, 다이 플레이트 본체(10)는 또한 통상적인 방식으로, 예를 들어 납땜 및/또는 나사 결합 및/또는 가압 끼움(pressing tight)에 의해 연결 본체(9) 및/또는 경질 재료 링(11)에 연결될 수 있다.
경질 재료 링(11)은 단일 피스일 수 있지만, 상이한 링 세그먼트들로 구성될 수도 있다. 동일한 사항이 연결 본체(9) 및 필요한 경우 적층형 다이 플레이트 본체(10)에도 적용되며, 이것은 예를 들어 2개의 반쪽들 또는 4개의 케이크 피스들로 구성되거나 또는 일부 다른 방식의 세그먼트 방법으로 구성될 수 있다. 그러나, 유리하게는, 다이 플레이트 본체(10)는 용융물 채널을 통과하는 인터페이스 또는 분할 라인을 갖지 않는다.

Claims (24)

  1. 용융물들의 열간 다이 과립화를 위한 다이 플레이트로서,
    다이 플레이트 본체(10)를 통과하여, 출구 표면 상에서 빠져나가는 용융물 스트랜드(strand)들이 회전 블레이드에 의해 절단되는, 링 모양의 형성물로 분포된 상기 출구 표면(6)으로 피딩하는 용융물 채널들(7)을 가진 다이 플레이트 본체를 포함하고,
    상기 다이 플레이트 본체(10)는 상기 다이 플레이트의 온도를 제어하고/하거나 환형 용융물 채널 패턴 내에서 상기 용융물 채널들(7)을 적어도 부분적으로 단열하기 위한 적어도 하나의 중공 챔버(12)를 구비하며, 상기 다이 플레이트 본체(10)는 재료 층들이 층상으로(layer by layer) 개별적으로 통합되는 적층 구조체(layered structural body)로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 다이 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 채널들(7)은 상기 중공 챔버(12)에서 적어도 부분적으로 독립형으로 배치되고, 단일 피스(single piece)에서 재료적으로 균일하게, 반대편 측면들 상의 상기 중공 챔버(12)를 구획하는 상기 다이 플레이트 본체(10)의 본체 벽들(13, 14)에 일체적으로 연결된 채널 컬럼(channel column)들(16)에 형성되는, 다이 플레이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 컬럼들(16)은 적층 구조체로서 형성되고, 상기 적층 구조체의 재료 층들은 층상으로 개별적으로 통합되는, 다이 플레이트.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 채널 컬럼들(16)은 반대편 단부 부분들을 향해 넓어지고/지거나 각각의 인접한 본체 벽(13, 14)에 대한 조화로운 전이(transition)를 형성하는 반대편 단부 부분들에서 넓은 라운딩(widening rounding)을 갖는, 다이 플레이트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 컬럼들(16)의 외벽은 용융물 흐름 방향에 평행한 두 축 방향으로 언더컷된 것인, 다이 플레이트.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    지지 구조체(18)가 서로에 대해 상기 중공 챔버(12)를 경계짓는 대향 본체 벽들(13, 14)을 지지하도록 상기 중공 챔버(12)에 형성되는, 다이 플레이트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 구조체(18)는 하나의 다이 플레이트 주변 측으로부터 반대쪽 다이 플레이트 주변 측으로의 물결 진행 방향(wave running direction)을 따라 진행하는 물결 패턴을 형성하는, 다이 플레이트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조체(18)는 재료적으로 균일한 방식으로 상기 대향 본체 벽(13, 14)에 일체적으로 연결되고/되거나 일체적으로 형성되는 지지 벽들(17) 및/또는 기둥들을 포함하는, 다이 플레이트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 벽들(17) 및/또는 기둥들은 적층 구조체로 구성되고, 층상으로 통합되는, 다이 플레이트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    15개 초과 또는 25개 초과의 지지 벽들이 상기 중공 챔버(12)에 제공되는, 다이 플레이트.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 벽들(17) 및/또는 기둥들은 서로 평행한 선들을 따라 배치되는, 다이 플레이트.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 지지 벽들(17) 및/또는 기둥들에는 아치형(arch-shaped) 또는 창형(window-shaped) 애퍼처들(19)이 제공되며, 상기 애퍼처들(19)은 적어도 상기 중공 챔버(12)를 경계짓는 본체 벽(13, 14)을 향해 라운드되어 있는, 다이 플레이트.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 벽들(17) 및/또는 기둥들은 1:5 이하의 벽 두께/높이 비율을 갖는, 다이 플레이트.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이 플레이트 본체(10)는 상기 중공 챔버(12)로부터 고형화되지 않은 원료를 제거하기 위한 적어도 하나의 배출 구멍(23)을 갖는, 다이 플레이트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배출 구멍(23)은 상기 다이 플레이트(2)의 입구 측 단부면으로 개방되는, 다이 플레이트.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 블레이드에 대한 카운터 표면(counter surface)을 형성하는 내마모성 경질 재료 링(11)이 상기 다이 플레이트 본체(10)의 출구 측에 안착되며, 상기 용융물 채널들(7)은 상기 경질 재료 링(11)의 외부면 상에서 개방되는, 다이 플레이트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 다이 플레이트 본체(10)는, 상기 경질 재료 링(11)에 인접한 상기 적층체의 용융 재료 층의 고형화 시에 재료 본딩에 의해 및/또는 마이크로폼 본딩(microform bonding)에 의해 및/또는 화학적 본딩에 의해 상기 경질 재료 링(11)에 결합되는, 다이 플레이트.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따라 형성된 다이 플레이트(8)가 장착되는 연결 본체(9)를 갖는, 열간 다이 페이스 과립화 헤드(hot die face granulation head)(2).
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 다이 플레이트(8)는, 연결 지지체(9)에 인접한 적층 구조체의 용융 재료 층의 고형화 동안에 재료 본딩에 의해 및/또는 마이크로폼 본딩에 의해 및/또는 화학적 본딩에 의해 연결되는, 열간 다이 페이스 과립화 헤드.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 따라 구성된 과립화 헤드를 포함하는, 열간 다이 페이스 과립기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 과립기는 언더워터(underwater) 또는 워터 링(water ring) 과립기로서 구성되는, 열간 다이 페이스 과립기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 과립기는 에어 과립기(air granulator)인, 열간 다이 페이스 과립기.
  23. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따라 구성된 다이 플레이트(8)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 다이 플레이트 본체(10)는 추가 재료 적용에 의해 층상으로(layer by layer) 형성되는, 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    다이 플레이트 본체(10)는 3D 프린팅 공정에서 3D 프린팅 헤드에 의해 형성되는, 방법.
KR1020227016054A 2019-10-15 2020-09-30 용융물의 열간 다이 페이스 과립화용 다이 플레이트 및 그 제조 방법 KR20220082881A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019127666.7 2019-10-15
DE102019127666.7A DE102019127666A1 (de) 2019-10-15 2019-10-15 Lochplatte zum Granulieren von Schmelzen sowie Verfahren zu deren Herstellung
PCT/EP2020/077299 WO2021073869A1 (de) 2019-10-15 2020-09-30 Lochplatte zum heissabschlag-granulieren von schmelzen sowie verfahren zu deren herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220082881A true KR20220082881A (ko) 2022-06-17

Family

ID=72744753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227016054A KR20220082881A (ko) 2019-10-15 2020-09-30 용융물의 열간 다이 페이스 과립화용 다이 플레이트 및 그 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240116217A1 (ko)
EP (1) EP4021700A1 (ko)
JP (1) JP2022553196A (ko)
KR (1) KR20220082881A (ko)
CN (1) CN114555307A (ko)
DE (1) DE102019127666A1 (ko)
TW (1) TW202128384A (ko)
WO (1) WO2021073869A1 (ko)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4184832A (en) * 1974-02-10 1980-01-22 Leesona Corporation Die construction
DE3532937A1 (de) * 1985-09-14 1987-04-02 Werner & Pfleiderer Lochplatte fuer die unterwassergranulierung von kunststoffstraengen
DE4036196A1 (de) * 1990-11-14 1992-05-21 Reinecke Gmbh H Granulierlochplatte
US6220847B1 (en) * 1997-05-19 2001-04-24 The Japan Steel Works, Ltd. Underwater granulating die
US7524179B2 (en) * 2005-01-25 2009-04-28 Gala Industries, Inc. Center heated die plate with two heat zones for underwater pelletizer
US7402034B2 (en) * 2005-01-25 2008-07-22 Gala Industries, Inc. Center heated die plate for underwater pelletizer
DE102006026967A1 (de) * 2006-06-09 2007-12-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung eines Zerspanwerkzeugs
US20100040716A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Fridley Michael A Thermally insulated die plate assembly for underwater pelletizing and the like
AT508199B1 (de) 2008-12-16 2011-05-15 Erema Vorrichtung zur heissabschlag-granulierung
DE102011018403A1 (de) 2011-04-21 2012-10-25 Automatik Plastics Machinery Gmbh Verfahren zur Herstellung von pharmazeutischen Erzeugnissen aus einem Schmelzematerial
DE102012012070A1 (de) 2012-06-15 2013-12-19 Automatik Plastics Machinery Gmbh Düsenplatte für eine Granuliervorrichtung und Granuliervorrichtung mit einer Düsenplatte
US9481121B2 (en) * 2013-11-08 2016-11-01 Kennametal Inc. Extrusion die plate assembly for a pelletizer system
JP6549435B2 (ja) * 2015-07-16 2019-07-24 株式会社キャステム 粉末プレス成形体の製造方法
DE102015225344A1 (de) * 2015-12-15 2017-06-22 Eos Gmbh Electro Optical Systems Pulveraustragseinheit, Vorrichtung und Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US20170252851A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-07 Desktop Metal, Inc. Additive manufacturing with metallic composites
DE102016124387A1 (de) * 2016-11-15 2018-05-17 R. Scheuchl Gmbh Baubox zur additiven Herstellung eines Formteils und Anordnung

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022553196A (ja) 2022-12-22
TW202128384A (zh) 2021-08-01
CN114555307A (zh) 2022-05-27
DE102019127666A1 (de) 2021-04-15
WO2021073869A1 (de) 2021-04-22
EP4021700A1 (de) 2022-07-06
US20240116217A1 (en) 2024-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI471211B (zh) 用於空心顆粒之擠壓成形的方法與裝置
US4564350A (en) Plastic extruder assembly
KR101717791B1 (ko) 수중 펠릿타이징 등을 위한 단열 다이 플레이트 조립체
JP2537625B2 (ja) 内側が断熱された押出しダイ
US4264553A (en) Method of underwater granulation
JP6085295B2 (ja) 連続段階冷却チャネルを備えた成形装置
US3310836A (en) Extruder, etc.
CN111482603B (zh) 基于金属3d打印成形的涡流随形冷却水路的制造方法
US20060165834A1 (en) Center heated die plate for underwater pelletizer
JPH09136322A (ja) 熱可塑性樹脂の造粒方法および造粒装置
US7524179B2 (en) Center heated die plate with two heat zones for underwater pelletizer
EP1275483B1 (en) Pelletizing die
KR20220082881A (ko) 용융물의 열간 다이 페이스 과립화용 다이 플레이트 및 그 제조 방법
WO2011135512A1 (en) Extrusion die, process for making the extrusion die and use of the extrusion die
JPH11277528A (ja) 樹脂ペレット製造用ダイス
JP4252180B2 (ja) アンダーウォータカット方式のプラスチック造粒装置に用いられるダイス
JPS61266207A (ja) 樹脂ペレツト製造用ダイス
US10836083B2 (en) Molding tool
KR20230160781A (ko) 다이스, 다이스의 제조 방법, 압출 장치 및 펠릿의제조 방법
AT505894B1 (de) Granuliervorrichtung und granulierlochplatte
CN207931049U (zh) 一种造粒模板用真空隔热盖板
CN102264517B (zh) 水中切割造粒装置用模
JP7238151B2 (ja) ダイス、ダイスの製造方法、押出機およびペレットの製造方法
KR102569709B1 (ko) 다이 플레이트, 수지 기계 및 다이 플레이트의 노즐 가열 방법
CA1081423A (en) Extruding followed by cooling and lubricating of the extrudate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination