KR830002007B1 - 입상 플라스틱 및 중합체 가공장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

입상 플라스틱 및 중합체 가공장치

제1도는 각 부분을 분해하여 나타낸 가공장치의 개략적인 투시도.

제2도는 제1도에 예시한 가공장치의 부분 단면 투시도.

제3도는 선정된 반경을 따라 취한 채널(channel)의 펼친 단면도로서 장치중에 구성한 채널중에서 물질의 이동 관계를 예시한 도면.

제4도는 제1도에 예시한 채널의 단순화된 확대 측단면도.

제5도는 제4도에 예시한 도면의 선5-5를 따라 취한 채널의 단면도.

제6도, 제7도 및 제8도는 선정된 반경을 따라 취한 채널이 펼친 단면도로서 다른예를 이용한 채널중에서 물질의 이동 관계를 예시한 도면.

제9도는 제1도에 예시한 채널의 단순화된 확대 단면도로서 본 발명에 의한 적절한 단일물질 억제 표면과 액상물질 수집용 말단 벽 표면을 예시한 도면.

제10도는 선정된 반경을 따라 취한 제9도의 채널의 펼친 단면도로서 제9도에 예시한 단일 요소를 예시한 도면.

제11도는 선정된 반경을 따라 취한 채널의 단면도로서 본 발명에 의한 다른 단일 요소를 예시한 도면.

제12도는 제1도에 예시한 채널의 다른 확대간략 단면도.

제13도, 제14도 및 제14도는 선정된 반경을 따라 취한 채널의 단면도로서 물질 억제용 요소 및 액상 물질 수집용 말단 벽표면을 구성한 표면요소와 채널중에서의 물질의 이동 관계를 예시한 도면.

제16도는 선정된 반경을 따라 취한 채널의 단면도로서 채널중의 물질의 이동 관계와 다른 단일 요소를 예시한 도면.

제17도는 선정된 반경을 따라취한 채널의 한쪽의 단면도로서 채널벽에 있는 액상 물질층에 대한 스크레이핑 및 혼합요소의 작용을 예시한 도면.

본 발명은 액체 상태로 전환이 가능한 입상(粒狀) 물질을 가공할 수 있는 신규의 장치에 관한 것으로서, 특히 본 발명에 의한 장치는 액체상태로 전환이 가능한 입상플라스틱 또는 중합체를 가공하는데 사용할 수 있다.

종래의 기본적인 개객의 환상(環狀) 가공 통로의 필수요소로서는 최소한 한개의 환상의 가공 채널을 가진 회전요소와, 동축(同軸) 표면이 채널과 상호 작용 토록하여 밀폐된 가공 통로를 형성토록한 정지 요소로 되어 있는 것이었다. 정지 요소에는 가공 통로에다 물질을 공급하기 위한 유입구와, 가공된 물질을 통로로 부터 배출하기 위해 가공통로 주위의 대략 원주거리만큼 유입구와 떨어져 간격을 이룬 유출구가 있다.

정지 용소에는 물질 수집용 말단벽표면이 있는 부재가 배열되고 유출구에 가까운 통로중에 배치되어, 통로로 공급되는 물질의 이동을 억제하고 회전하고 있는 채널벽과 상호 작용토록하여, 유출구쪽으로 회전하는 내채널벽의 부표면과 물질 사이에 상대적인 운동이 있도록 한 것이다.

이러한 명확한 상호 작용이 있게 함으로서 회전채널의 내부 표면과 접하고 있는 액상 물질만 액상물질 수집용 말단벽표면 쪽으로 유도 이용이 되게 함으로서 가공이나 방출작업을 제어할 수 있게 한 것이다.

바람직한 실시예에 있어서 가공장치의 필수요소는, 회전채널을 가진요소가 정지상태의 하우징(housing) 또는 격실(즉, 정지요소)내에서 회전되도록 배열된다. 다수의 가공채널을 회전자(回轉子)의 원통표면중에형성함에 있어서 각 채널에는 회전자의 표면에서부터 안쪽으로 신장하는 대향축 벽들이있다.

이와같은 정지하우징 혹은 격실에는 환상의 가공채널과 함께 밀폐된 가공통로를 형성하는 협동의 동축표면을 제공하는 원통형 내부표면이 있다. 종래의 구성 방법은, 고체물질운반이나 플라스틱 또는 중합체의 용융 또는 가소화(可塑化), 점성이 있는 액상물질의 수송, 펌프작업 또는 가암작업, 물질의 혼합, 배합, 분산 및 균질화작업, 중합반응과 같은 화학반응을 이용하여 분자상 또는 미시적 또는 거시적인 구조적 변화를 일으키거나 탈휘발성화하는 것등에 사용되고 있다.

현재 사용되고 있는 가공 방법과 장치 가공통로들에는, 채널속으로 부분 신장하며 통로의 유입구와 유출구 사이에 배치된 혼합구조물이 제공된다. 한개의 혼합구조물을 댐(dam)식으로 만들어 앞쪽며네 즉 유출구에 밀접한 혼합구조물 정면에 물질의 공극(空隙)이 형성되게 한다. 포오트(port)를 공극에 연결시켜 휘발성물질이 제거되기 쉽게 하거나 공극에 물질을 가하는 유입구로 사용되게하고 있다.

다른 개량으로서 회전 및 정지요소에 환상의 탈위발통로를 구성시켜준 것도 있다. 이러한 회전요소에는 최소한 한개의 탈 휘발통로를 구성하여주고 정지요소에는 채널과 상호작용하는 동축표면을 구성하여 환상의 탈 휘발통로를 구성한 것이다. 정지요소와 관련된 부가적인 부재는 액상물질을 통로로 가하든지 통로로부터 방출하도록 하는 통로의 유입구와 유출구이다. 또한 정지요소에 배열된 부재는 유출구에 인접한 통로에 설치되어 액상물질 수집용 말단벽표면을 형성한다.

특히, 액체분산표면을 가진 부재를 정지요소에 연결하여 유입구와 유출구 사이에 설치하고 탈 휘발채널중으로 연장되게 하여 주면 탈 휘발이 효과적으로 달성된다. 액체 분산표면을 가진 요소의 형상은, 채널벽쪽으로 액상물질을 분산하고 분산표면을 가진 부재의 양측과 채널의 내부벽 표면사이에 간격을 마련하도록 설계된다. 회전요소가 회전함에 따라, 회전하는 내부벽표면과 유입구와 분산표면 사이의 액상물질 사이에 작용이 일어나 회전하고 있는 내부 표면위에 액상물질이 분산되고 박층들의 간극을 통해 견인되어 분산기를 지나 수집되고 유출구를 통해 방출된다. 회전 표면상에서 액상물질이 박층으로 운반되기 때문에 물질이 없는 분산기의 하류에 통로의 중심 공간이 형성된다.

중심 공간에 포오트(port)를 연결하여 중심 공간쪽으로나 중심공간으로부터 물질을 통과시킨다. 따라서 이러한 발명은 특히 탈 휘발통로에 대한 효과적인 체적대 표면적비를 주게되어 회전벽에 의해 운반되고 그 위에 분포된 액상물질로된 박층으로의 물질의 전반적인 운반 효율을 개량한 것이다. 상술한 장치와 방법은 일반적으로 채널벽의 회전 속도가 더 낮고 따라서 용융속도가 더 낮을 경우에 있어서 입상플라스틱 또는 중합체의 가공에 적합한 것이다. 그러나 회전속도를 보다 크게하여 용융속도를 크게하고자 할 경우, 방출되는 액상의 점성물질의 품질에 영향을 미치게 된다.

예컨대 용융속도를 크게하여 어떤 입상 물질을 가공할 경우에 있어서, 방출되는 액상의 점성물질에는 용융이 불충분한 입상 물질이 함유되어 있고, 어떤 경우에는 방출되는 액상의 점성물질의 방출압력과 온도에 대한 조절을 철저히 하여 줄 필요가 있을 경우도 있는 것이다.

따라서 본 발명은, 가공도중 액상물질로 될 수 있는 입상의 플라스틱과 중합체를 가공하기위한 장치를 개선한 것이다. 필수적으로 본 발명의 장치를 사용하면 입상의 플라스틱 또는 중합체를 환상의 가공 채널중으로 공급하여 가공 정도를 제어할 수 있는 것이다.

환상의 가공 통로에는 두 가지 요소가 있다. 그 한 요소는 최소개한 한 의가공 채널을 지지하는 회전요소이고 다른 한요소는 채널과 더불어 환상의 가공통로를 형성하는 동축표면이 있는 정지요소이다. 또한 지요소는 입상물질을 통로에 공급하는 유입구 및, 통로주위의 대략 원주 거리만큼 유입구와 떨어져 그 통로로부터 용융된 물질을 배출하는 유출구와 연결된다. 정지요소에 관련된 것으로는 채널내로 신장하고 그 안에 설치된 고체 부재인데, 이것은 유입구와 유출구 사이에 입상물질 억제용 표면과 유출구 근처에 용융된 (액상) 물질 수집용 말단벽 표면을 제공한다.

본 발명에 의하여 채널이 있는 회전요소는 유입구로부터 물질억제 표면이 있는 부재쪽을 향하여 회전되며 여기에는 가열장치가 있어서 입상물질을 용융시킬 수 있게 되어 있다. 회전을 하게 되면 회전 부재와 물질 억제용 표면을 가진 부재가 상호작용을 하게 되어 통로에 있는 억제된 입상물질과 채널의 회전 내벽표면 사이에 상대적인 이동이 있게 된다. 이렇게 하여 설정된 상대적인 이동으로 인하여 통로중에서 입상물질의 주요 부분의 실질적인 이동은 억제 되지만, 회전하고 있는 내벽표면이 표면과 접하고 있는 물질의 용융된 부분을 용융물질 수집용 말단벽표면 쪽을 향하여 견인이 되게 한다.

앞으로 견인된 용융물질은 말단벽표면에 있는 푸울(pool)에 모이게되어 가공이나 방출을 제어할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하여 용융제품의 품질이 개선되고 전반적인 용융효율이 개선되는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 따라 상술하기로 한다.

본 발명에 의한 장치에 의하여 입상플라스틱 또는 중합체의 가공이 확실히 개선된다. 제1도와 제2도에는 본 발명을 실시할 수 있는 장치가 예시되어 있다. 도시된 바와같이 이 장치는, 하우징(16)으로 된 정지요소 내에서 회전하는 구동 샤프트(14)위에 장착된 다수의 간격진 요소(12)로 나타낸 회전자(10)로 된 회전요소를 포함한다. 회전자(10)에는 회전자(10)와 동축회전을 하는 원통 표면(20) 있으며, 여기에는 최소한 한 개의 가공 채널(22)이 표면(20)으로 부터 안쪽으로 신장하는 마주보는 측벽들(24)에 의해 형성되어 있다. 회전자(10)의 회전 수단이 분명히 포함되지만 회전식 압출기 수단 또는 유사한 중합체 가공장치는 모두 공지의 것이므로 도면에 예시하지 않았다. 정지요소의 하우징(16)에는 회전자(10)의 표면(20)과 상호작용하게배열된 동축상의 원통표면(26)이 있어서 채널(22), 즉 폐쇄된 환상의 가공 통로들을 형성한다.

정지요소에는 또한 홉퍼(30)과 같은 적절한 공급장치로 부터 환상의 채널(22)로 입상플라스틱 또는 중합체를 도입하여 가공을 하게한 유입구(28)가 있다. 여기서 알수 있는 것은 입상의 플라스틱 또는 중합체 공급용 장치로는 단순 중력식 공급 홉퍼나 스크루우식 공급장치, 램(ram)식 공급장치, 디스크형 예열공급장치등을 사용하여 채널(22)중으로 공급할 수 있다는 점이다.

정지요소 [하우징(16)]와 관련된 것으로는 통로의 원주 상주위로 유입구(28)로부터 일정 간격을 가진 유출구(36)가 있다. 유출구(38)가까이 하우징(16)위에 장착된 요소(32) 채널(22)중으로 들어가는 것으로 액상물질수집용 말단벽표(34)면을 구성하며 스크레이퍼(scraper) 부분은 채널의 벽(24)과 근접된 관계에 있다. 요소(32)에는 채널(22) 내부에 근접되어 있는 형상을 한것이 있고 채널(22)을 향하여 있는 말단벽 표면(34)은 물질과 처리 방법여하에 따라 적당한 각도로 방사상 배치된다. 성형다이(shaping die ; 37)는 유출구(36)에 직접 설치한다.

본 발명에 따라 입상물질(또는 불완전하게 용융된 물질)을 억제하는 표면을 가진 요소(38)(제1도-제4도)는 하우징(16)위에 장착된 것으로, 이것은 유입구(28)와 용융물질 수집용 말단벽표면(34을 가진 요소(32)사이에 있는 각 채널중으로 연장되는 것이다.

억제표면을 가진 요소(38)의 적어도 일부는 이와 관련된 채널내부에 꼭맞는 형상을 갖게 함으로써 요소(38)을 지나 미용융의 입상 물질의 상당 부분의 이동을 효과적으로 억제하는 표면을 제공한다. 이와동시에 요소(38)의 형상을 만들때는 액상물질이 요소(38)를 지나 액상물질 수집용 말단벽표면(34) 쪽으로 가도록 측벽(24)에 의해 견인되는 동시에 미용융 물질의 이동은 요소(38)에 의해 억제되도록 할 수 있는 충분한 틈을 만들어 준다.

장치를 조작함에 있어서 공급장치를 사용하여 입상플라스틱 또는 중합체를 유입구(28)를 통하여 한개 이상의 채널(22)중으로 공급한다.

회전자(10)가 회전함에 따라 입상물질의 대부분이 요소(38)의 억제표면(40)에 의해 저지되어 회전하고 있는 채널의측벽(24)과 요소(38)가 상호작용하여 벽(24)과 억제된 입상물질의 주요부분 사이에 상대적인 운동이 설정된다.

입상물질 부분은 각 채널벽의 외측에 설치된 소실과 같은 수단으로 용융되어 액체상태로 전환되며 온도조절유체가 미국특허 출원제795,211호와 898,178호에 있는 바와같이 각 소실에 유입되어 채널벽을 통하여 열전달이 되게한다. 따라서 채널(22)의 벽과 접하고 있는 액상의 용융물은 요소(38)를 지나 요소(32)의 말단벽(34)쪽으로 벽(24)에 의해 견인되며 푸울(42)에 집합되어 유출구(36)를 통한 가공과 방출을 제어한다.

제3도에는 이에 관한 기구(機構)가 개략적으로 나와있는데, 즉 입상물질의 주요부분(39)의 이동은 요소(38)의 채널(22)의 회전측벽(24)과 입상물질의 억제부분사이에 상대적인 운동의 결과로서 표면(40)에 대해 억제된다.

이러한 상대적인 운동이 있게되면 마찰력을 발생시켜 입상물질의 일부를 용융시키든지 또는 상술한 바와같이 채널벽(24)이 예열되기도 한다. 어떤 경우에 있어서나 용융물질(25)의 막이 채널의 측벽(24)에 형성된다. 측벽(24)과 접하고 있는 막은 벽(24)과 같이 앞으로 이동하여 채널중에서 억제된 입상물질의 주요부분(39)에 대한 상대적인 운동으로 인해 매우 강한 전단력을 받게되어 점성소산(粘性消散)작 용에의 해한 층더열을 발생하게 된다. 채널(22)의 측벽(24)의 작용으로 이들 표면위로 용융물질(25)을 앞으로 견인 시키면측벽의 주행길이를 따라 점차 압력이 높아져 요소(38)의 표면(40)부분에서 보통 최대치를 나타내게 된다.

그러나 어떤 경우에 있어서는 요소(38)의 기하학적인 형상과 위치 및 작동 속도등의 특징에 따라요소(32)의 표면(34)에서 최대압이 나타나게 된다. 요소(32)는 채널의 측벽에 의해 앞으로 이동되는 용융물질(25)을 긁어내며 긁혀서 떨어져 나온 물질은 요소(32)의 말단벽(34)에 부딪혀 푸울(42)에 축적되고 유출구(36)를 통해 방출된다.

가공된 물질이 채널로부터 방출되는 속도를 조절한다는 것은 물질의 가공정도의 결정에 있어서 중요한 인자이고 이러한 방출정도를 제어 하도록 유출구(36)가 구성되고 배열된다. 구멍이 크기와드로틀밸브(throttlevalve) 또는 유출구에 있는 기타장치가 제어에 영향을 미친다. 유출구를, 소용의 유동저항을 부여하는 압출노즐이나 다이(die)(37)같은 다음의 가공단계에 연결시켜주므로서, 유출구로부터의 방출속도를 제어하고 채널중의 물질의 가공정도를 제어한다. 한 개이상의 채널을 가진 본 발명에 의한 가공장치의 변형에 있어서 한개의 채널에서 나온 유출구를 다른 채널이 있는 유입구로 통하는 도관에 연결시켜 더 가공이 되게한다. 이러한 구성은 특히 가치가 있는데, 그 이유는 연속가공 채널의 압력생성과 펌프작용이 계속되게 하므로서 유출압이 크게 되도록 할 수 있기 때무이다.

여기서 알 수 있는 것은 연속한 각 채널이 다른 채널과는 상이한 기학학적인 특성을 갖게하여 공급되는물질이 가장 좋게 가공되게 할 수 있다는 점이다. 또한 평행하게 작동하는 주어진 수의 채널 또는 한 개의 채널로부터 방출되거나 여기서 가공된 물질을, 한개의 채널 또는 평행하게 작동하는 적당한 수의 채널로 공급할 수 있다.

요소(38)의 기능과 이것과 관련된 상세한 점에 대해서는 제4도와 제5도를 보면 알수 있다. 즉, 본 발명에 의한 요소(38)은 유입구(28)와 요소(32)사이의 위치에서 입상물질의 상당량의 이동을 억제하도록 배치된다. 요소(38)의 위치는 될 수 있는한 유입구(28)로부터 떨어져 있는 것이 바람직하다. 그러나 요소(38)의 위치는 유입구(28)와 요소(32)사이에서 최소한 어떠한 위치에도 잡을 수 있으며 이렇게 하므로서 표면(40)과 요소(32)의 말단벽(34)사이에 최소한 충분한 공간이 있도록하여 점성액체를 모아둘수 있게하고, 특수한 점성액체의 경우에 대해서는 벽이 충분히 습해질 수 있는 면적을 주어벽의 이동에 의해 방출압을 나타내게 한다. 따라서 요소(38)의 위치를 표면(40)과 말단벽(34)사이의 공간에 필요한 용융물 푸울(43)의 크기에 따라 주로 달라지게 할 수 있다.

소요로 하는 푸울의 크기는 개입되는 특수한 점성액체, 소요의 방출압의 크기, 벽의 면적 및 이동속도의 인자에 따라 달라진다. 그러나 특정한 위치를 설정한다는 것은 실험적으로 결정할 수 있다. 말단벽(34)에 대한 요소(38)의 적절한 위치는 제4도와 제9도에 θ로 표시되어있는데, 이것은 요소(38)의 표면(40)과 액상물질수집용 말단벽표면(34)사이의 각도를 나타내는 것이다. 일반적으로 각도 θ의 값은 90°정도를 초과할 필요가 없으며 약 15-40℃사이에서 값을 잡는데 최소한 10˚가 되어야 한다.

입상물질 억제표면을 가진 요소(38)의 모양은 여러가지로 달리할 수 있다. 그러나 전술한 바와같이 최소한 모양의 일부는, 위치고정된 요소(42)를 지나 용융푸울(38)속으로 거의 모든 입상(미용융) 물질이이동 되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어야 한다.

요소(38)는 견고한 것이어야 하지만 구멍이 있어도 좋고 또는 이들중 일부는 구멍을 형성하여 억제기능에 장애가 없도록 할 수도 있다. 예컨대 하나 또는 다수의 스크린이 본 발명에 의한 물질억제성 표면요소를 만드는데 사용될 수 있다.

요소(34)의 측면부분과 벽(34)사이의 틈새(50)(제5도와 제10도)는 중요한 인자로 작용하는데, 그 이유는 용융된 액상물질만이 요소(38)를 지나 용융푸울(42)까지 견인되도록 해야하는 반면 미용융된 입상물질의 몸체가 표면(40)에 의해 억제되어야만 하기 때문이다. 본 발명에서 사용되는 틈새(50)에 대한 예로서는 틈새가 약 0.03" (0.76mm -0.13" (3.3mm)사이인 요소(38)를 폭이 0.75" (19.05mm)-1.25" (31.75mm)인채 널에 사용하고 있는 것이다.

벽에 의해 견인되는 액상물질의 층의 두께보다 작은 요소(38)의 원주부분과 벽(24)과의 사이의 틈새(50)를 사용하여 특수한 효과를 얻을 수 있다. 요소(38)을 지나 용융푸울(42)까지 벽(24)에 의해 견인되는 특수액상물질에 가해지는 소요의전단 응력조건에 따라 틈새가 여러가지로 달라질 수 있다. 또한 액상물질을 긁어 내어 긁어나온 물질과 입상물질을 선단부근처에서 혼합되게 할 수 있는 선단부 부분 또는 선단부를 가진 물질억제표면이 형성된 요소와, 이들 틈새를 조합하여 사용할 수 있다.

기타 물질억제 표면을 가진 요소로서 본 발명에 사용되고 있는 것은 제6도 제7도 및 제8도에 예시되어 있다. 제6도의 요소(38a)는 단면 형상이 원형으로서 활꼴모양의 입상 물질억제 표면(40a)을 구성하고 있다. 제7도는 요소(38b)에 관한 것으로서, 이것은 평면상의 억제표면(40b)을 제공하며 채널벽에 인접한 측부분에 하부절단부(44)를 가진 것이다. 하부절단부(44)는 요소(38b)를 지나 견인되는 액상물질의 혼합교반을 하기 위한 것이다. 제7도에 있는 바와같이 요소(38b)는 각대칭으로 수렴하는 말단부분이었다. 제8도의 요소(38c)에는 유동방향에 대해 각대칭적으로 수렴하는 억제표면(40c)와, 대략평 행한측 표면과 평면상의 말단부분이 있다.

제4도, 제6도, 제7도 및 제8도에 있는 바와 같이 물질의 공극, 즉 유리(遊離)공간(46)은 억제장치의 용융푸울 쪽에 있는 채널벽 사이에 형성된다. 이 유리공간이 형성되는 이유는 요소(38, 38a, 38b, 38c)가 요소(32)의 말단벽(34)쪽으로 액상물질만 통과시키기 때문이다. 억제장치를 지나 각 벽에 의해 견인되는 액상물질은 박막으로 각벽에 분산유지되며 결국에 가서는 요소(32)의 스크레이평표면에 의해 긁어내어진다. 본 발명에 의한 특별히 바람직한 예에 있어서는 본 발명의 물질 억제표면을 가진 요소를 유입구와 유출구사이에 위치시켜 입상물질이 유입구 쪽보다는 유출구 쪽에 보다 가깝게위치하여 억제하도록 한다. 필요에따라 요소(38)를 지나 요소(32)쪽으로 용융물질로 된 박막만을 이동시키는 벽사이에 생성된 유리공간(46)을 사용하여 이를 박막에서 나오거나 들어가는 휘발성 물질 또는 기체상의 물질을 받아들이거나 공급할수 있다. 유리공간(46)은 또한 채널벽에 분산되는 박막에 고체상 또는 액상물질을 도입하는데 사용된다.

예를들자면 포오트(48 : 제4도)를 유리공간(46)에 연결하여 요소(38)를 지나 견인되는 액상물질로된 박막으로 부터 물질을 제거하거나 도입하는데 사용한다.

박막중에 있는 휘발물질은, 유리공간(46)속으로 통과하여 필요에 따라 탈휘발을 효과적으로 하기위해 진공을 사용하여 포오트(48)를 통하여 제거된다. 또 다른 방법으로서는 포오트(48)를 통하여 유리공간(46)으로 물질을 도입할 수 있다. 이들 물질은 액상물질과 결합이 가능한 기체 또는 시약일 수도 있고 액상물질과 결합이 되는 안료, 보강재 또는 기타 고체를 포오트(48)를 이용하여 유리공간(46)에 도입할 수 있다.

제1-8도-8도에 예시한 장치에 있어서 요소(38, 38a, 38b, 38c) 및 요소(32, 32a, 32b, 32c)를 독립된 명확한 구조요소로 표시하였고, 용융 푸울(42)용의 공간의 단면적은 비교적 크다. 용융 푸울공간의 비교적 큰 단면적으로 인하여, 입상물질 억제표면을 가진 요소와 용융 물수집용 말단벽표면을 가진 요소 사이에 있는 전체공간의 일부분내에 설정된 유리공간으로 물질을 도입하거나 이들로부터 물질을 제거하는데 있어서전술한 바와 같은 어떤 장점이 있게 된다.

그러나 일반적으로 확인된 바로는 가능한 용융 푸울공간의 단면적이 클수록 방출압을 발생시키는데 필요한 수집된 액상 또는 용융물질의 푸울의 크기는 더 커지고 주어진 방출압에 대해서 이것은 용융 푸울의 온도가 높아지게 한다는 점이다. 따라서 입상물질 억제표면 및 액상물질수집용 말단벽 표면을 갖는 단일 요소가 제9도, 제10도, 및 제11도에 예시되어 있다.

이들 도면(제9도, 제10도, 제11도)은, 억제 표면과 말단벽표면을 가진 단일요소가 채널중에 배치되는 본 발명에 의한 특수한 예를 설며하는 것이 된다. 제9도, 제10도 및 제11도에 예시한 요소들은 입상물질을 억제하는 표면과 융융물을 수집하는 말단벽표면을 가진 단일 요소를 예시한 것이다.

제9도와 제10도에서 억제표면(38d)을 연결부분(52)에 의해 수집용 말단벽 표면에 연결시키고, 예시된 단일요소가 유동방향에 대해 수직인 평면(40d, 34d)와 단면적으로 "T"자형을 이루게 된다. 연결부분, 즉 요소(52)은 표면(38d)과 말단벽표면(34d)사이에 있는 공간의 일부를 차지함으로 해서 용융 푸울(42d)에 대해 공간 또는 체적량을 제어할 수 있게 되어 있다. 따라서 물질억제 및 수집 용표면을 갖는 단일요소의 연결부분(52)의 구성을 달리하여 주므로서 일정한 크기 또는 용적을 가진 용융 푸울 공간을 마련할 수 있다. 일정한 기하학적인 크기 또는 용적을 가진 용융 푸울 공간은 푸울에 수집된 특수한 액상물질에 필요로 하는 특수한 최대방출 압력특성를 포함하여 미리 선정된 가공특성를 나타내게끔 하는 능력을 부여하게 되어 있다.

이미 상술한 바와같이 푸울에 수집된 액상물질의 방출에 소요되는 압력은 방출된 용융물질의 품질에 영향을 줄수 있는 인자로 작용한다. 그러나 본 발명에 의한 실시에는 용융 푸울에 수집된 액상물질에 가해지는 가공조건에 대하여 방출된 용융물의 온도는 물론 수집된 물질에 가해지는 전단력에 대해서 어느정도의 제어능력을 가지고 있다. 제11도는 본 발명의 실시예의 실시에 적합한 억제 및 말단벽표면을 제공하는 단일요소의 다른 구성을 예시한 것이다. 제11도에 예시한 요소는, 유동방향에 수직인 평면(40e, 34e)과 단면적으로 "1"자형을 하고 있는 것이다.

제12도와 제13도는 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타낸 것으로서 억제표면(40f)을 갖는 요소(38f)와 말단벽표면(34f)을 갖는 요소(32f)는 각각 분리된 구조요소를 하고 있다. 그러나 요소(32f)의 연장부분(56)은 요소(32f)와 요소(38f)사이에 있는 용적 또는 공간을 감소시키므로서 미리설정된 방축특성을 갖는 기하학적 구조, 크기 및 위치를 가진 용융물푸울의 공간을 부여하는데 사용된다. 또 다른 방법으로서 용융물 푸울에 사용되는 공간의 기하학적인 구조, 용적, 크기 및 배치관계를 한층 더 제어하자면 제14도와 같이 연장부분(57)을 요소(38g)에 부가하던지 연장부분(57, 56)을 억제표면을 가진 요소와 말단벽을 부여하는 요소에 각각 부가함으로서 가능하다.

입상물질은 본 발명에 의한 방법 및 장치에 의해 가공이 가능한 것으로서, 여기에는 열이나 기계적인 에너지에 의하거나 가공용 액체상태로 희석을 시킬 수 있는 희석제에 의하여 가공이 가능한 모든 입상 플라스틱 물질과 중합체를 포함하고 있으며 처리조건하에서 극심한 분해를 일으키지 않는 충분한 안정성이 있는것들도 포함하고 있다. 이러한 물질중에는 열가소성, 열경화성 및 탄성중합체등을 포함하고 있는데, 그 예를들자면 폴리올레핀(예 : 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 염화비닐중합체(예 : 폴리염화비닐), 불소함유중합체 폴리비닐아세테이트 계중합체, 아크릴계중합체, 스티렌계중합체( : 예폴리스티렌), 폴리아미드(예 : 나일론) 폴리아세틸, 폴리카보네이트 셀루로오스계플라스틱, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 페놀 및 아미노플라스틱, 에폭시계수지, 실리콘 및 무기질중합체, 폴리슬폰계중합체, 각종천연중합체 및 용매 또는 희석제 및 기타 상이한 고체 및 액체 첨가제와 상용성이 있는 공중합체와 이들 물질의 혼합물등이 있다.

본 발명에 의한 장치에서 가공도중공 급되는 물질의 온도를 제어하므로서 가공성이되는 물질의 점성과 유동특성을 결정할 수 있다.

본 발명을 상술함에 있어서 요소(32)는 벽(24)에 의해 견인된 용융물을 긁어내어주므로서 액상물질의 푸울이 말단벽(34)에 수집되어 방출이되게 하는 기능을 가지고 있다. 그러나 어떠한 틈새를 주든지 채널의 내외에 요소(32)를 이동시키는 장치를 부여하거나 액상물질 얼마정도를 요소(32)에 의해 재순환시킬 수 있는 장치를 제공하므로서 특수한 효과를 얻을 수 있다. 재순환된 액상물질은 물질억제 표면요소의 상방향에 있는 채널중에서 억제된 입상물질과 접촉 및 혼합 또는 용융된다. 재순환된 액상물질이 입상물질과 접촉및 혼합 용융이 되면 전반적인 용융효율을 개선하는데 중요한 영향이 미침을 확인하게 된 것이다.

본 발명인들이 확신하는 바로는 용융효율이 개선되는 것은 공급물의 미용융펠릿(pellet)들사이에 침투하여 용융물과 미용융물과의 혼합물에 대한 변형을 제공하는 점성 용융물의 결과라고 믿어진다.

따라서 축력(軸力)은 채널의 용적을 통하여 고속도에서 열에너지로 전환된다. 제14도는 요소(32g)을 지나는 액상물질의 재순환과정과 억제된 입상물질 또는 중합물과 용융된 액상 물질과의 혼합과정을 예시한 것이다. 액상물질을 입상플라스틱 또는 중합물질과 채널중에서 소요의 혼합을 달성하는 다른 방법에 대해서는 제15도에 예시되어 있다.

유출구 밸브를 조절하거나 전술한 기타 다른 방출압제어장치를 사용하는 것과 같이 하여용융물 푸울(42h)에 배압(背壓)을 설정할 수 있다. 이러한 배압으로 인하여 요소(38h)의 선단부(40h)가까이에서 액상물질의 축적이 일어나게 된다. 부가적인 액상물질이 점차 축적이 되면 선단부(40h)영역에서 입상물질과의 효과적인 혼합이 조장되고 전반적인 용융효율이 개선된다.

액상물질을 입상물질 억제표면 근처에서 입상물질과혼합하는 특별히 적절한 방법이 제16도에 예시되어 있다. 제16도에 예시된 단일요소는 억제표면(40i)과 말단벽표면(34i)으로 되어 있다. 억제표면(40i)은 유동방향에 대하여 각을 가지고 있으며, 표면(40i)와 예각(銳角)을 이루는 단일물질 억제 및 물질수집용 요소측면고 한개의 채널벽사이에 긁어내기 틈새가 형성된다. 하나의 간격(50)이 반대편 채널벽과, 표면(40i)과 둔각(鈍角)을 이루는 요소의 반대측면 사이에서 형성된다. 따라서 간격(50)에는 용융 푸울공간(42i)가 마련되고 액상물질이 표면(34i)에 대하여 수집된다. 긁어내기 틈새가 있음으로써 액상물질은 표면(40i)의 정상부에서 이동 채널벽으로부터 긁어내어진다. 이렇게 하여 긁어낸 액상물질은 제16도에 예시한 바와같이 억제표면(40i)가까이에서 입상물질과 접촉하여 혼합된다. 그러나 다른 채널벽은 표면(34i)으로 액상물질을 견인하여 이표면에서 용융푸울(42i)로서 수집되어 가공 및 방출이 된다.

제17도는 액상물질을 억제된 입상물질과 소망의 혼합 또는 용융을 시킬수 있는 다른 방법을 예시한 것이다. 여기서는 긁어내기 요소와 혼합요소(60)가 채널벽(22)에 인접한 정지위치에서 고정되며 물질억제 표면요소(도시되지 않음)과 유입구(도시되지않음)사이에 위치한다. 긁어내기 및 혼합요소(60)는 채널벽(24)으로부터 일정한 간격을 가지고 거기에 대략 평행하게 배치되는데, 이때 틈새를 가깝게하여 주므로서 요소(60)이 긁어내어 혼합시키는 요소(60)쪽으로 벽(24)에 의해 견인되는 액상물질(25)의 상당부분 내지 적어도 일부를 긁어내도록 한다. 요소(60)의 형상은, 긁어낸 액상물질을 요소(60)근처에서 억제된 입상물질과 효율적으로 혼합이 되게끔 마련된다.. 여기서 알아두어야 할 것은 한개이상의 긁어내기 및 혼합요소(60)가 유입구와 물질억제표면사이에 채널벽에 인접하여 배치된다는 점이다. 또한 1개이상의 긁어내기 및 혼합요소들(60)이 한 두개의 벽(24)에 인접하고 유입구와 물질 억제표면사이에 원주상 거리를 따라 상호간에 일정거리를두어 배치되므로서 용융물질을 억제된 입상 물질과 소망의 혼합이 이루어지도록 한다.

다음에 나오는 예들은 본 발명을 더욱 상술하고 그 장점을 알수 있도록 한 것이다. 다음에 나오는 각실시예에 있어서 압력(p₃, p₄, p₅)은 제4도에 예시한 점 p₃, p₄및 p₅에서 기록한 것이다.

[실시예 1]

본 실시예는 입상물질 또는 중합체의 가공에 관한 것이다. 제4도에 도시된 형식의 용융물질 수집용 말단벽 표면(34)을 가진 제1도, 제2도에 일반적으로 예시되어 있는 가공장치에는 채널폭이 0.75" (19.05mm)이며 외경이 7.5""(190.5mm)이고 내경이 3.75(95.25mm)인 회전자가 설치된다. 하우징으로 통하는 유입구가 도관으로 연결되어 저밀도 폴리에틸렌입상물질을 받아들이고 유출구가 제한 오리피스에 연결된다. 가공장치의 몸체온도, 배럴 온도 및 유출구밸브 온도를 400℉(204.4℃)로 유지하였다. 그 결과는 다음과 같다.

상기표중의 압력"p₁"는 채널의 유출구와 유출밸브직전에서 기록된 압력이다. 여기서 주목할점으로는, 유입구로부터의 원주상 거리가 증가함에 따라 압력이 점차 증가하여 그 압력은 유출구에 인접한 말단벽 표면에서 최대가 다는 점이다.

미융용 입상물이 본 실시예에 의한 가공장치로 부터 방출된 점성의 액상물질중에 존재하게 되는 것은, 유

핀 과블록 삽입없음. 밸브뿐임.

출구 가까이에서 생성되는 극히고압(p₁) 때문에 흔히 있을수 있고 또한 방출용 요소(36)의 말단벽표면(34)에 수집된 액상물질과 혼합되는 미용융 또는 불완전입상의 용융물이 다량 존재하는 것도 마찬가지다.

[실시예 2]

실시예 1에서와 대략같은 방법을 따르지만, 제4도에 예시한 형식의 요소가 채널중에 배치되어 제4도의 각도가 34˚가 되게하였다. 특수한 물질 억제 표면을 가진요소의 직경을 5/8"로 하는데 이것은 제6도의 요소(38a)에 맞도록 한 것이다. 바아(bar)의 외경과 각 벽사이의 최소틈새를 약 0.06"(1.5mm)로 하였다. 결과는 다음과 같다.

5/8" 직경의 고체 베드홀더

상기표에 있어서의 압력 "p₁"는 제4도에 예시한 점 p₁에서 기록된 압력으로서 본 실시예의 용융물 푸울의 공간은 제4도의(42)로 나타낸 것과 같은 형식이다. 여기서 주목할 점으로는 유입구로부터의 원주상 거리가 증가함에 따라 압력이 점진적으로 증가한다는 점이다. 그러나, 실시예 1에서 처럼 말단벽 표면에서 보다는 억제표면에서 최대압력이 나타나고 있다. 그대신에 억제된 입상물질과 말단벽표면 사이에 있는 공간에서 나타나는 방출압 "p₁"은 사실상 억제표면에서 나타나는 최대압보다 훨씬작다. 그러나 이들 조건이 미융용물이 없는 개선된질을 가진 방출용융물을 균일하게 나타내고 있으며 비교적 저온에서 완전히 융융된제 품으로 방출되고 있다.

[실시예 3]

실시예 1에서와 대략 같은 방법을 따라 했지만 제9도와 제10도에 도시된 형식의 입상물질 억제표면과 액체수집용 말단벽표면을 제공하는 다일요소를 채널중에 구성하였다. 제9도에 있는 본 실시예에 사용한 요소의 각도는 15˚이었다. 제10도에 있는것과 같은 틈새 혹은간격(50)는 약 0.03인치 (0.76mm)정도이었다. 결과는 다음표와 같다.

용융물 푸울 강하장치(제3도 참조)

Claims (1)

1. 최소한 한개의 가공채널을 가진 회전요소와 ; 가공 채널과 상호작용하는 동축표면을 가지며 밀폐된 환상의 가공통로를 구성한 정지요소에 있어서 통로에 입상물질을 공급하는 유입구와 통로로부터 물질을 방출하며 유입구로부터 거리가 떨어진 유출구를 구성하며, 통로의 유출구 가까이 액상물질 수집용 말단벽표면을 가진 요소를 구성하여 이 요소가 통로와 임의로 배열이 되게하고 입상물질의 이동을 억제하는 표면을 구성하며 통로중에 입상물질 억제표면을 가지는 요소를 형성하므로서 억제표면을 가진요소의 아래쪽으로 액상물질이 수집되게하는 공간을 부여함으로서 방출압을 나타내는 가공채널의 내부표면이 충분히 습하게되는 면적을 가지게하고 ; 가공채널의 회전내부벽표면과 통로사이에 억제된 입상물질사이의 상대적인 이동이 설정되도록 상호작용하는 회전요소와 억제표면을 가지는 요소를 구성하므로서 회전요소가 회전시에 일정한 형상과 치수를 가지게 요소를 배치하므로서 통로중의 미용융입상물질의 상당한 이동을 충분히 억제토록하고 회전내부표면이 말단벽표면쪽으로 내부표면과 접하고 있는 물질의 액상부분을 이동시키므로서 액상물질이 일정한 곳에 수집되게 하여 가공과 방출을 제어가능토록 함에 있어서, 억제표면(40)을 부여하는 요소(38)나말단벽표면(34)을 부여하는 요소(32)에 다른 요소쪽으로 연결되며 푸울(42)에 수집된 액상물질에 특유한 일정한 방출압을 주는 미리설정된 기하학적 구조를 한 푸울공간이 형성되게 공간의 일정부분을 점하도록 한 부분(52, 56, 57, 60)을 포함기켜서 된 입상물질 가공장치.

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