KR20230169526A - 나노복합소재 사출기 - Google Patents

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KR20230169526A
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melting
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screw
heating
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이승진
배욱
이승철
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주식회사 지에스나노셀
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Abstract

본 발명은, 일정 길이로 연장되는 제1용융부(111) 및 상기 제1용융부(111) 후단에 위치하며 일정 길이로 연장되는 제2용융부(112)로 구성된 용융부(110)를 포함하는 원통 형상의 배럴(100); 상기 제1용융부(111)를 가열하기 위한 제1가열부(210) 및 상기 제2용융부(112)를 가열하기 위한 제2가열부(220)를 포함하는 가열부(200); 상기 용융부(110)의 일단에 연결되어 상기 용융부(110)로 고분자수지 및 나노셀룰로오스를 포함하는 원료를 공급하는 호퍼(300); 상기 용융부(110) 내에 삽입되어 회전하면서 상기 호퍼(300)를 통해 투입된 원료의 용융물을 압출 이송하는 스크류(400); 일단은 상기 제2용융부(112)에 연결되며, 타단은 상기 제1용융부(111)에 연결되어 상기 제2용융부(112)로 압출 이송된 용융물을 상기 제1용용부(111)로 순환시키는 순환부(500); 및 상기 순환부(500) 내에 설치되어 설정된 주파수의 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부(610) 및 진동자(620)와 결합하여 상기 주파수에 대응한 초음파 발생이 가능한 발진자(630)를 포함하는 초음파부(600)를 포함하는, 나노복합소재 사출기를 제공한다.

Description

나노복합소재 사출기 {NANOCOMPOSITE MATERIAL INJECTION MACHINE}
본 발명은 나노복합소재 사출기에 관한 것으로, 상세하게, 고분자 수지 및 나노셀룰로오스를 포함하는 원료의 용융 압출 과정 중 혼합 균일성을 개선하고 용융물 내의 공기 등 기포를 효율적으로 제거하여 고품질의 복합소재 제조가 가능한 나노복합소재 사출기에 관한 것이다.
나노기술(NT: nanotechnology)이란, 나노 크기 입자의 재료가 가진 특유의 특성을 이용하여 원하는 특성을 얻는 기술로, 최근 나노기술의 활발한 연구과 함께 친환경적인 고분자에 대한 관심이 높아지고 있다. 이는 종래의 화석 연료를 바탕으로 하는 고분자의 환경적인 문제점 해결을 위한 대체재인 친환경 고분자로, 이러한 천연 고분자 중에서도 셀룰로오스는 지구상에 있는 유기물 가운데 가장 많은 양을 차지하고 있다.
셀룰로오스는 천연의 물질로부터 공급이 용이하여 비용을 낮출 수 있는 장점과 더불어 재생산이 가능하며 이용 시 자연에 대한 부하를 비교적 적게 주는 재료로 폐기시에도 자연적으로 분해가 되는 장점이 있다. 셀룰로오스로부터 나노 셀룰로오스의 비결정영역을 제거하여 나노 크기의 셀룰로오스를 만드는 산 가수분해 방법이 있으며, 물리적인 방법으로는 고강도 초음파 처리, 고압 refiner 처리, grinder 처리, 고압 homogenizer 처리가 있고, 그밖에 효소를 이용하여 나노셀룰로오스를 단리 할 수 있다.
나노셀룰로오스의 대표적인 예로 셀룰로오스 나노결정(CNC, Cellulose nanocrystal)과 셀룰로오스 나노섬유(CNF, cellulose nanofiber)가 있으며, 나노셀룰로오스를 이용하여 나노복합소재를 제조할 경우 고분자 소재의 부족한 기계적 특성 및 열적 특성을 보강시킬 수 있다.
그러나, 일반적으로 나노셀룰로오스는 히드록시기(-OH)를 가진 친수성 성분이어서 일반적으로 소수성인 고분자 소재와 혼합이 잘 이루어지지 않는 문제가 존재한다. 혼합이 되더라도 쉽게 응집되어 나노 소재로서의 기능이 없어지게 된다.
이에, 복잡한 표면 소수화 개질 공정을 거쳐 나노셀룰로오스를 소수성을 갖도록 함으로써 고분자 소재와의 혼합성을 증가시킬 수 있으나 이는 산업적 관점에서 생산성 및 경제성이 떨어지는 문제가 존재하며, 표면개질을 하는 경우 나노셀룰로오스의 종횡비가 감소되어 기계적 보강효과가 감소하게 된다.
등록특허공보 제10-1487475호(2015.01.22)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 나노셀룰로오스의 혼합성이 낮은 문제점을 개선하여 균질한 나노복합소재를 사출 가능한 나노복합소재 사출기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원료 내의 공기 등 기포를 제거하여 기계적 강도 및 열적 안정성이 향상된 고품질의 복합소재를 얻을 수 있는 나노복합소재 사출기를 제공하는 것이다.
본 발명은, 일정 길이로 연장되는 제1용융부(111) 및 상기 제1용융부(111) 후단에 위치하며 일정 길이로 연장되는 제2용융부(112)로 구성된 용융부(110)를 포함하는 원통 형상의 배럴(100); 상기 제1용융부(111)를 가열하기 위한 제1가열부(210) 및 상기 제2용융부(112)를 가열하기 위한 제2가열부(220)를 포함하는 가열부(200); 상기 용융부(110)의 일단에 연결되어 상기 용융부(110)로 고분자수지 및 나노셀룰로오스를 포함하는 원료를 공급하는 호퍼(300); 상기 용융부(110) 내에 삽입되어 회전하면서 상기 호퍼(300)를 통해 투입된 원료의 용융물을 압출 이송하는 스크류(400); 일단은 상기 제2용융부(112)에 연결되며, 타단은 상기 제1용융부(111)에 연결되어 상기 제2용융부(112)로 압출 이송된 용융물을 상기 제1용용부(111)로 순환시키는 순환부(500); 및 상기 순환부(500) 내에 설치되어 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부(610) 및 진동자(620)와 결합하여 상기 주파수에 대응한 초음파 발생이 가능한 발진자(630)를 포함하는 초음파부(600)를 포함하는, 나노복합소재 사출기를 제공한다.
일 양태에 따르면, 상기 스크류(400)는 복수개의 니딩블록(410)을 포함하며, 상기 복수개의 니딩블록(410) 중 상기 용융물의 이송방향을 따라 말단에 위치하는 니딩블록(410)은 역방향 니딩블록(reverse kneading block)일 수 있다.
일 양태에 따르면, 상기 제2용융부(112)에 위치하는 제2스크류(420)의 피치(pitch)간격이 상기 제1용융부(111)에 위치하는 제1스크류(410)의 피치 간격보다 좁게 형성될 수 있다.
일 양태에 따르면, 상기 제2용융부(112)의 끝단부에 연결되며, 상기 제2용융부(112)에서 용융되어 배출되는 용융물을 여과하는 여과기(700)를 더 포함할 수 있다.
일 양태에 따르면, 상기 가열부(200)의 단열을 위한 단열부(800)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 나노복합소재 사출기는 용융물의 재순환 및 초음파 처리를 통해 나노셀룰로오스와 고분자 수지의 혼합성을 개선하고 공기 등 기포를 효율적으로 제거함으로써 균질한 품질의 나노복합소재 사출이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 나노복합소재 사출기는 나노셀룰로오스의 표면 개질 공정 없이 높은 인장강도 및 낮은 열팽창계수를 갖는 나노복합소재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기의 구성을 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기의 스크류 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기의 초음파부 구성을 도시한 도면이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기의 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기의 스크류 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기의 초음파부 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 나노복합소재 사출기는 배럴(100), 가열부(200), 호퍼(300), 스크류(400), 순환부(500) 및 초음파부(600)를 포함하여 구성된다.
배럴(100)은 원통 형상으로 구비되어 스크류(400)를 수용하도록 구성되며, 원료를 용융하는 용융부(110)를 포함한다. 상기 배럴(100)의 단부에는 성형부(도면에 도시되지 않음)로 용융물을 공급하는 배출부(120)가 위치해 있으며, 상기 용융물은 상기 배출부(120)를 통해 성형부로 이송된다.
호퍼(300)는 상기 용융부(110)의 일단에 연결되어 용융부(110)로 고분자수지 및 나노셀룰로오스를 포함하는 원료를 공급한다. 즉, 상기 용융부(110)는 상기 호퍼(300)로부터 공급되는 원료를 용융시키는 공간으로 작용한다.
고분자수지는 열가소성 수지 및 생분해성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
구체적으로, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리스티렌-아크릴로나이트릴, 폴리아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴 리프탈아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 생분해성 수지는 폴리락트산(poly lactic acid, PLA), 폴리글리콜산(poly glycolic acid, PGA), 폴리카프로락톤(poly caprolactone, PCL), 지방족 폴리에스테르 수지(디올계나 디액시계 등), 폴리히드록시 부틸산(poly hydroxy butyric acid, PHBA), D-3-히드록시 부틸산(D-3-hydroxy butyric acid, HBA) 및 열가소성 전분(Thermoplastic Starch)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
나노셀룰로오스는 셀룰로오스 나노섬유(cellulose nanofiber, CNF) 및 셀룰로오스 나노결정(cellulose nanocrystal, CNC)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 한편, 상기 용융부(110) 내에서의 응집현상을 억제하기 위한 측면에서 상기 나노셀룰로오스는 용매에 분산된 분산액 상태로 공급되는 것이 바람직하다. 상기 용매는 에탄올, 이소프로판올, t-부탄올 등의 탄소수 1 내지 6의 선형 또는 분지형 알코올, 아세토니트릴, 아세톤, 테트라히드로퓨란 및 1,4-디옥신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 일 수 있다.
상기 용융부(110)는 내부에서 발생하는 수증기 등을 제거하기 위해 복수개의 배기공(도면에 도시되지 않음) 또는 수분강제 배출장치인 석션이 구비될 수 있다. 이에 따라 용융물 내에 포함되는 가스 및 수증기 등의 기체를 압출 및 사출과정에서 충분히 제거하여 사출기의 연속운전이 가능하게 된다.
상기 용융부(110)는 일정 길이로 연장되는 제1용융부(111) 및 상기 제1용융부(111) 후단에 위치하며 일정 길이로 연장되는 제2용융부(112)로 구성된다. 이때 상기 제1용융부(111) 및 제2용융부(112)는 별도의 물리적 구분장치 없이 서로 연결된 상태일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 1에서는 상기 제1용융부(111) 및 제2용융부(112)가 서로 동일한 길이로 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 나노복합소재 압출기는 상술한 바와 같이 제1용융부(111) 및 제2용융부(112)로 용융영역을 구분함으로써 원료 공급을 위한 호퍼(300)와 인접된 제1용융부(111) 및 용융물 배출을 위한 배출부(120)과 인접된 제2용융부(112)의 용융조건, 압출이송 조건 등을 각각 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 용융부(1110) 내에서 친수성 나노셀룰로오스 및 소수성 고분자 수지의 혼합성을 개선하여 균일하게 혼합된 용융물을 제조할 수 있다. 상술한 효과를 효율적으로 발현하기 위한 각 용융부의 구체적인 제어조건은 후술하도록 한다.
가열부(200)는 상기 용융부(110)를 가열하기 위한 것으로, 상기 제1용융부(111)를 가열하는 제1가열부(210) 및 상기 제2용융부(112)를 가열하는 제2가열부(220)를 포함하도록 구성된다. 이때 상기 제1가열부(210) 및 제2가열부(220)의 설정온도는 서로 동일하거나 상이할 수 있으나, 상기 제1용융부(111) 및 제2용융부(112)에서 균일한 혼합 용융이 이루어지기 위한 측면에서, 상기 제2가열부(220)의 설정온도는 상기 제1가열부 보다 높은 것이 바람직하다. 구체적인 설정온도는 상기 투입되는 원료 내 고분자 수지의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 상기 제2가열부(220) 및 제1가열부(210)의 온도 차이는 50℃미만, 바람직하게는 20 내지 40℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합소재 사출기는 상기 가열부(200)의 단열을 위한 단열부(800)를 더 포함할 수 있다.
상기 단열부(800)는 원통 형상으로 구성되어 상기 가열부(200)를 감싸도록 구성되어 상기 제1가열부(210)를 단열시키는 제1단열부(810) 및 상기 제2가열부(220)를 단열시키는 제2단열부(820)를 포함할 수 있다. 상기 제1단열부(810) 및 제2단열부(820)는 서로 동일한 단열재로 구성될 수 있으며 구체적으로 암면, 유리섬유, 우레탄폼, 스티로폼에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
스크류(400)는 상기 용융부(110) 내에 삽입되어 회전하면서 상기 호퍼(300)를 통해 투입된 원료의 용융물을 압출 이송하도록 구성된다. 상기 스크류(400)는 상기 용융부(110)의 일단에 연결되어 상기 스크류(400)를 회전시키는 구동장치(430)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스크류(400)는 상기 제1용융부(111) 내에 삽입된 제1스크류(410) 및 상기 제2용융부(112) 내에 삽입된 제2스크류(420)를 포함할 수 있으며, 상기 제1스크류(410) 및 제2스크류(420)는 하나의 구동장치(430)에 의해 회전하되, 서로 다른 피치(picth) 간격을 갖도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제1스크류(410) 및 제2스크류(420)는 하나의 구동장치(430)에 의해 회전되는 것으로, 각 용융부에서의 피치 간격을 다르게 함으로써 용융물의 원활한 압출 이송을 가능케 할 수 있다. 이때 상기 스크류(400)의 전체 길이 대비 직경의 비(L/D)는 20 내지 80, 바람직하게는 25 내지 70일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1스크류(410) 및 제2스크류(420)는 연속적인 피치(picth)로 구성되며, 상기 제2스크류(420)의 피치 간격이 제1스크류(410) 대비 좁게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1용융부(111)로부터 압출 이송된 용융물의 원활한 압출 이송을 가능케 하고 별도의 첨가제 없이도 원료 내 고분자 수지가 계면에서 서로 분리되지 않도록 하여 양질의 복합소재를 사출성형할 수 있다.
상기 스크류(400)는 복수개의 니딩블록(410)을 포함하며, 상기 복수개의 니딩블록(410) 중 상기 용융물의 이송방향을 따라 말단에 위치하는 니딩블록(410)은 역방향 니딩블록(reverse kneading block)일 수 있다.
니딩블록(410)은 각각의 독립된 타원형의 디스크가 일정한 각도를 이루며 배열되어 있는 불연속적인 구조를 가지며, 상기 용융물의 진행방향에 따라 정방향, 역방향 또는 중립 니딩블록으로 구분할 수 있다. 정방향 니딩블록은 니딩블록의 회전에 의해 상기 용융물이 스크류의 다이(die) 방향을 향해 다운스트림(downstream)으로 이동하는 것인 반면, 역방향 니딩블록은 니딩블록의 회전에 의해 용융물의 진행방향과 반대방향으로, 즉 업스트림(upstream)으로 이동하는 것이다. 중립 니딩블록은 상기 용융물이 스크류의 회전에 의해 앞으로도 뒤로도 이동하지 않은 것이다.
한편, 상술한 바와 같이 스크류(400)의 말단에 역방향 니딩블록이 배치되더라도, 이는 융융부(110) 내에서 이송되는 용융물의 이송속도를 줄여 용융부(110) 내에서의 체류시간을 늘려주는 것이며, 상기 용융물의 이송방향 자체를 역방향으로 바꾸는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따른 나노복합소재 사출기는 상기 스크류(400)의 말단, 구체적으로, 상기 제2용융부(112) 내에 삽입된 제2스크류(420)의 말단에 역방향 니딩블록을 배치함으로써, 상기 제2용융부(112)에서의 용융물의 이송속도를 감소시켜 상기 제2용융부(112)에서의 체류시간을 늘릴 수 있다. 이에 따라 상술한 제1용융부(111) 조건에서의 1차 혼합용융에 이은 상술한 제2용융부(112) 조건에서의 2차 혼합용융을 통해 용융물의 용융흐름지수(MFI) 증가에 따른 가공성을 개선할 수 있다.
순환부(500)는 상기 용융부(110)에 포함되는 용융물을 배럴(100) 내부에서 순환시키기 위한 것으로, 구체적으로 일단은 상기 제2용융부(112)에 연결되며 타단은 상기 제1용융부(111)에 연결되어 상기 제2용융부(112)로 압출 이송된 용융물을 상기 제1용융부(111)로 순환시킨다. 이에 따라 상기 제2용융부(112)에서 용융혼합이 충분히 진행되지 않은 용융물에 대해 별도의 추가 장치 없이 3차 혼합용융을 가능케 함으로써 융융물 내 나노셀룰로오스 및 고분자 수지의 충분한 혼합이 이루어질 수 있다.
상술한 효과를 보다 효율적으로 발현하기 위한 측면에서, 상기 순환부(500)의 일단은 제2용융부(112)의 중앙부에 연결되고 타단은 상기 제1용융부(111)의 중앙부에 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2가열부(220)에 의해 상기 제2용융부(112)에서 상대적으로 높은 온도로 가열된 용융물을 상대적으로 낮은 온도로 가열되는 제1용융부(111)로 순환하는 과정을 통해 상기 제1용융부(111)의 용융물 온도를 증가시킬 수 있으며, 이러한 승온된 용융물의 배럴(100) 내 체류시간을 증가시킴으로써 별도의 고전단 믹싱단계 등이 없이도 나노셀룰로오스를 균일하게 분산시킬 수 있다.
초음파부(600)는 상기 순환부(500)에 포함된 용융물을 초음파처리하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부(610) 및 진동자(620)와 결합하여 상기 주파수에 대응한 초음파 발생이 가능한 발진자(630)를 포함하도록 구성된다.
상기 발진부(610)는 20 kHz 미만의 주파수를 갖는 초음파를 생성하여 상기 용융물 내의 공기 등 기포를 제거하게 되며, 설정된 범위 내에서 주파수의 가변이 이루어질 수 있다. 상기 발진부(610)를 통해 생성된 초음파는 실질적으로 상기 진동자(620)를 통해 출력되며 초음파 출력에 따른 진동으로 인해 장시간 운용 시 진동자(620)의 온도가 올라감에 따라 이를 냉각할 수 있는 냉각팬(도면에 도시되지 않음)의 설치가 함께 이루어지는 것이 바람직하다.
종래에는 상기 원료 주입 등 과정에서 혼입되는 공기를 제거하기 위해 스크류의 회전속도를 제어하는 등 방법을 사용하였으나, 이 경우 공정이 복잡하고 용융물 내에 혼입된 공기 등 기포를 완전히 제거하기 어려운 문제가 존재한다.
본 발명에 따른 일 구현예는, 상기 용융물을 초음파 처리함으로써 고온 및 초음파의 상승효과에 따라 공기 등 기포제거 효과는 물론, 상기 초음파 처리된 용융물을 제1용융부(111)로 순환시킨 후 다시 제2용융부(112)로 압출 이송함으로써 침전 등으로 인한 원료의 손실을 방지하고, 응집된 나노셀룰로오스를 다시 융융물 내에서 분산시킬 수 있다. 이에 따라 Recovery 효과를 발현하여 최종 사출 성형되는 나노복합소재의 기계적 및 열적 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 초음파부(600)는 상기 순환부(500) 내부에 수직방향으로 설치됨으로써 실질적으로 상기 제2용융부(112)의 용융물에 대해 초음파 처리하는 것일 수 있다. 상기 제2용융부(112)의 용융물은 제1용융부(111) 대비 고온임에 따라, 상기 제1용융부(111)로 순환하기 전에 초음파 처리함으로써 상술한 Recovery 효과를 보다 효율적으로 발현할 수 있다.
한편, 상기 초음파부(600)를 용융부(110)가 아닌 상기 순환부(500) 내부에 설치함으로써 회전하는 스크류와 서로 간섭되는 문제가 없으며, 용융부(110) 전체가 아닌, 상기 순환부(500)를 통과하는 용융물에 대해 선택적으로 초음파 처리함에 따라 에너지 및 공정 면에서 유리한 장점이 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 복합소재 사출기는, 상기 용융부(110)에서 압출 이송된 용융물을 성형부로 이송하는 배출부(120)에 연결되어, 상기 제2용융부(112)로부터 압출 이송되는 용융물을 여과하는 여과기(700)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 배출부(120)를 통해 성형부로 이송하기 전 단계에 용융되지 않은 수지입자, 불순물 및 열에 의해 탄화된 수지찌꺼기 등을 상기 용융물로부터 여과할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합소재 사출기를 통해 나노복합소재가 용융되어 이송되는 과정을 설명한다.
우선, 호퍼(300)를 통해 고분자 수지 및 나노셀룰로오스를 포함하는 원료가 배럴(100)의 제1용융부(111)에 투입된다. 이때 스크류(400)는 구동장치(430)에 의해 회전하게 된다.
배럴(100)내로 투입된 원료는 가열부(200) 및 회전하는 스크류(400)에 의해 용융되면서 이송된다. 즉, 원료는 제1용융부(111) 내에서 회전하는 제1스크류(410)에 의해 가열 및 압출되면서 용융되어 제2스크류(420)가 회전하는 제2용융부(112)로 이송된다.
상기 제2용융부(112)로 이송된 용융물의 일부는 순환부(500)를 통해 제1용융부(111)로 순환된다. 이때 상기 순환부(500)를 통과하는 용융물은 초음파부(600)에 의한 초음파 처리를 통해 공기 등 기포가 제거된 고온의 용융물로 전환되어 제1용융부(111)로 순환되어 다시 제2용융부(112)로 이송된다.
상기 순환부(500)를 통한 용융물의 순환과정은 1 내지 10회, 바람직하게는 2 내지 8회, 보다 바람직하게는 3 내지 6회 반복하여 수행될 수 있다.
이에 따라 용융물은 용융부(110) 내에 체류하는 동안 최적화된 용융 및 압출이송 조건은 물론, 초음파처리와 결합하여 물리적 특성이 개선된 고품질의 용융 복합수지를 제공할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 배럴
110: 용융부
111: 제1용융부 112: 제2용융부
200: 가열부
210: 제1가열부 220: 제2가열부
300: 호퍼
400: 스크류
410: 제1스크류 420: 제2스크류
430: 구동장치
500: 순환부
600: 초음파부
610: 발진부 620: 진동자
630: 발진자
700: 여과기
800: 단열부

Claims (5)

  1. 일정 길이로 연장되는 제1용융부(111) 및 상기 제1용융부(111) 후단에 위치하며 일정 길이로 연장되는 제2용융부(112)로 구성된 용융부(110)를 포함하는 원통 형상의 배럴(100);
    상기 제1용융부(111)를 가열하기 위한 제1가열부(210) 및 상기 제2용융부(112)를 가열하기 위한 제2가열부(220)를 포함하는 가열부(200);
    상기 용융부(110)의 일단에 연결되어 상기 용융부(110)로 고분자수지 및 나노셀룰로오스를 포함하는 원료를 공급하는 호퍼(300);
    상기 용융부(110) 내에 삽입되어 회전하면서 상기 호퍼(300)를 통해 투입된 원료의 용융물을 압출 이송하는 스크류(400);
    일단은 상기 제2용융부(112)에 연결되며, 타단은 상기 제1용융부(111)에 연결되어 상기 제2용융부(112)로 압출 이송된 용융물을 상기 제1용용부(111)로 순환시키는 순환부(500); 및
    상기 순환부(500) 내에 설치되어 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부(610) 및 진동자(620)와 결합하여 상기 주파수에 대응한 초음파 발생이 가능한 발진자(630)를 포함하는 초음파부(600)를 포함하는, 나노복합소재 사출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크류(400)는 복수개의 니딩블록(410)을 포함하며, 상기 복수개의 니딩블록(410) 중 상기 용융물의 이송방향을 따라 말단에 위치하는 니딩블록(410)은 역방향 니딩블록(reverse kneading block)인 것인, 나노복합소재 사출기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2용융부(112)에 위치하는 제2스크류(420)의 피치(pitch)간격이 상기 제1용융부(111)에 위치하는 제1스크류(410)의 피치 간격보다 좁게 형성된 것인, 나노복합소재 사출기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2용융부(112)의 끝단부에 연결되며, 상기 제2용융부(112)에서 용융되어 배출되는 용융물을 여과하는 여과기(700)를 더 포함하는, 나노복합소재 사출기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열부(200)의 단열을 위한 단열부(800)를 더 포함하는, 나노복합소재 사출기.
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