KR890002683B1 - Multi manifold extrusion die and coextrusion process - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 각층에서의 커테이닝 이팩트(curtaining effect)를 실제 나타내고 있는 상부층의 일부를 제거한 2층 라미네이트의 일부분 평면도.1 is a plan view of a part of a two-layer laminate in which a part of the upper layer which actually shows the retaining effect in each layer is removed.
제2도는 본 발명에 따른 3층으로 된 멀티 매니폴드 압출성형다이의 단판(end plate)을 제거하고 표시한 도면.2 is a view showing the removal and display of an end plate of a three-layer multi-manifold extrusion die according to the present invention.
제3도는 제2도의 다이 정중앙부에서의 단면도로서, 제2도에 표시된 바와같이 각각의 단면적에 비교하여 각각 압력보상 제한통로(pressure compensating restricition channel)의 감소된 단면적을 나타내는 도면.FIG. 3 is a cross-sectional view at the center of the die of FIG. 2 showing the reduced cross-sectional area of the pressure compensating restricition channel respectively compared to the respective cross-sectional areas as indicated in FIG.
제4도는 제3도의 다이의 압력보상 제한통로의 4-4선에 따른 일부분 확대단면도로서, 교점성 혹은 저점성의 열가소성재가 그 통로를 경유하여 통과하는 것에 따른 그 제한통로의 크기에 있어서의 차이를 예시한 도면.4 is a partially enlarged cross-sectional view taken along the 4-4 line of the pressure compensation restriction passage of the die of FIG. 3, showing the difference in the size of the restriction passage as the intersection or low viscosity thermoplastic material passes through the passage. Illustrated Drawing.
제5도 및 제6도는 제3도의 다이의 테이퍼 형상의 유동제한 통로(flow restriction channel), 팽창실, 압력보상 제한 통로의 일부분 확대단면도로서, 상기 테이퍼형상의 유동제한 통로가 최대 혹은 최소유동 제한하에 있는 지에 관계없이 상기 입력 보상 제한통로가 테이퍼 형상으로 이루어져 있는 것을 표시하는 도면.5 and 6 are enlarged cross-sectional views of the tapered flow restriction channel, expansion chamber, and pressure compensation restriction passage of the die of FIG. 3, wherein the tapered flow restriction passage is a maximum or minimum flow restriction. A diagram showing that the input compensation restriction passage has a tapered shape regardless of whether it is in the lower portion.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols on main parts of drawing
10 : 다이 12, 14, 16 : 유통로10: die 12, 14, 16: distribution channel
18 : 합류점 20 : 프리랜드 통로(preland channel)18: confluence point 20: preland channel
26, 28 : 디바이더 46, 48, 50 : 매니폴드실26, 28: divider 46, 48, 50: manifold chamber
52, 54, 56 : 압력보상 제한통로 58, 60, 62 : 팽창실52, 54, 56: pressure compensation restriction passage 58, 60, 62: expansion chamber
64, 68 : 유동제한 통로64, 68: flow restriction passage
본 발명은 열가소성재의 용융 라미네이트에 관한 것으로, 특히 본 발명은 커테이닝 이팩트(curtaining effect)를 감소시키고, 성질이 다른 열가소성재의 층으로된 용융류(melt streams)사이의 유동 불안정성을 해소시키려하는 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to melt laminates of thermoplastics, and in particular, the present invention seeks to reduce the curtaining effect and to eliminate flow instability between melt streams of layers of thermoplastics of different properties.
성형압출된 열가소성재의 층에 있어서, 커테이닝 이팩트가 생기는 것에 대해서는 오래전부터 해결책이 요구되는 문제점이다. 제1도는 열가소성재의 2층 라미네이트를 표시하고 있는데, 여기에서 커테이닝 이팩트가 양쪽층에 모두 있는 것을 나타내고 있다. 다층의 동시압출성형에 있어서, 층을 이룬 열가소성재의 용융류사이의 유동 불안정성도 잘 안려져 있는 난점이다. 슈렌크와 그 이외의 다른 사람에 의해서 펴낸 중합체공학과 과학의 18권 pp 620-623(1978)과, 그리고 한(Han)과 그 이외의 사람에 의해서 펴낸 중합체 공학과 과학의 18권 180-186(1978)은 유동의 불안정에 대해서 설명한 조사 연구문헌중 가장 대표적인 것이다.In the molded extruded layer of thermoplastic material, it is a problem that a long time solution is required for the occurrence of the cooling effect. Figure 1 shows a two-layer laminate of thermoplastics, which shows that the covering effect is in both layers. In multi-layer coextrusion, the flow instability between the melt flows of the layered thermoplastic is also difficult. 18 pp. 620-623 (1978) of Polymer Engineering and Science published by Schlenk and others, and 18 180-186 (1978) of Polymer Engineering and Science published by Han and others. ) Is the most representative research literature describing flow instability.
본 발명은 멀티 매니폴드 압출성형 다이에서의 이러한 문제점들을 해소시키는 것에 관한 것이다. 멜리드의 미국 특허공보 제3,877,857호에 개시되어 있는 바와같이 다수의 용융실 압출성형 다이가 공지되었다. 이러한 구조의 다이는 중앙 디바이더가 그 사이에 연장된 2개의 분할다이를 보유하고 있으며, 각각의 분할다이에는 좁은 단면적을 보유하는 전달통로에 의해서 연결된 상류측 용융실 또는 매니폴드실을 보유하고 있다. 용융류는 하류측 매니폴드실로부터 좁은 단면적을 보유하는 제2통로를 경유해서 유동하여, 용융라미네이트를 형성하기위해서 또 다른 용융류와 합류된다.The present invention is directed to solving these problems in multi-manifold extrusion dies. Many melt chamber extrusion dies are known, as disclosed in U.S. Patent No. 3,877,857 to Melid. The die of this structure has two split dies with a central divider extending therebetween, and each split die has an upstream melt chamber or manifold chamber connected by a transfer passage having a narrow cross-sectional area. The melt flows from the downstream manifold chamber via a second passage having a narrow cross-sectional area and joins with another melt to form a melt laminate.
또, 쉬블링에 의해 미국특허공보 제3,694,119호에 개시된 것은 방출홈에서 끝나는 2개의 유통로를 분리하는 중심텅(cental tongue)을 보유하는 압출성형노즐이다. 압출성형노즐의 특별한 실시예에 있어서, 용융 열가소성재의 이송통로 및 혹은 이 통로에 연결된 종방향 홈은 횡단면이 이송통로 혹은 종방향홈의 중심을 향해 좁아지는 구조로 되어 있으며, 이러한 것은 압출성형기로부터 유출되는 재료에 있어서 압력분배를 더욱 개량한 것이며, 그 결과 매우 균일한 층이 만들어진다. 노즐의 한 실시예에 있어서, 열가소성재의 용융류가 좁은 유통로에 의해서 연결되는 한쌍의 분배통로를 경유해서 유동된다.Also disclosed by U.S. Patent No. 3,694,119 by shibbling is an extruded nozzle having a central tongue separating two flow paths ending in the discharge groove. In a particular embodiment of the extrusion nozzle, the transport passageway of the molten thermoplastic material and / or the longitudinal grooves connected to the passageway are constructed such that the cross section narrows toward the center of the transport passageway or the longitudinal groove, which flows out of the extruder. The pressure distribution is further improved in the resulting material, resulting in a very uniform layer. In one embodiment of the nozzle, the melt flow of the thermoplastic material flows through a pair of distribution passages connected by narrow flow passages.
한편, 해링턴에 의한 미국특허공보 제4,344,907호에 의해서 개시된 바와같이, 용융수지가 다이를 통과함에 따라 그 수지의 압력강화를 증가시키도록 낮은 점성의 수지의 유동통로에서 유동제한을 하는 동축관형압출성형다이(co-axial tubular extrusion die)가 공지되어 있다. 이 다이의 2개의 유통로를 분리하는 것은 부분적으로 유동제한을 형성하는 벽을 보유하고 있는 디바이더이다. 또한, 미국특허공보 제4,152,387호 및 제4,197,069호의 제3도에 예시된 것은 2개의 유동통로 사이에 설치된 조절가능한 디바이더를 보유하는 멀티매니폴드 동시압출성형다이로, 각각의 유통로는 후부압력캐버티(back pressure cavity)와, 후부압력캐버티와 유동통로 합류점 사이에 위치된 유동제한통로를 포함한다. 이러한 공유압출성형 다이에는 유동제한 통로폭 조절장치가 설치되어 수렴하는 열가소성재 용융류가 거의 균일한 속도로 합류되며, 또한, 조절가능한 디바이더의 조작에 의해 각층의 두께를 무한정으로 가변 조절할 수 있다.On the other hand, as disclosed by U.S. Patent No. 4,344,907 to Harrington, coaxial tubular extrusion molding that restricts flow in a flow passage of low viscosity resin to increase the pressure intensification of the resin as the molten resin passes through the die. Co-axial tubular extrusion dies are known. Separating the two flow paths of this die is a divider with walls that form a flow restriction in part. Also illustrated in FIG. 3 of US Pat. Nos. 4,152,387 and 4,197,069 are multi-manifold coextrusion dies having adjustable dividers installed between two flow passages, each flow passage having a back pressure cavity. a back pressure cavity and a flow restriction passage located between the back pressure cavity and the flow passage confluence point. The coextrusion die is provided with a flow restricting passage width adjusting device so that the converging thermoplastic melt flows at a substantially uniform speed, and the thickness of each layer can be varied indefinitely by the operation of an adjustable divider.
그 결과로서, 이러한 다이는 합류점에서 층류(laminar flow)를 형성하며, 형성된 라미네이트에 있어서 각층의 두께를 무한히 변화시킬 수 있게 한다. 그러나, 이와같은 멀티매니폴드 도시 압출성형 다이의 결점은 그것에 의해서 형성된 라미네이트층이 커테이닝 이펙트를 나타낸다는 것이다. 또한, 이미 발표된 쉬렌크와 한의 논문에 기술되어 있는 형태의 유동 불안정성에 대한 경향의 결과로 용융류의 합류가 거의 균일한 속도에서 이루어지더라도, 이러한 형태의 유동불안정성은 층을 이룬 용융류 사이에서 발견될 수 있다. 그러므로, 미국특허공보 제4,152,387호 및 제4, 197,069호의 선행기술 다이에서 재공된 기술상의 잇점을 보유하는 것에 덧붙여서, 멀티매니폴드 압출성형 다이에 대한 커테이닝 이펙트를 극소화 시키거나 또한 완전제거할 필요성이 있다.As a result, these dies create a laminar flow at the confluence and allow for infinite variations in the thickness of each layer in the laminate formed. However, a drawback of such multi-manifold illustrated extrusion dies is that the laminate layer formed thereby exhibits a curtaining effect. In addition, even though the confluence of melt flows occurs at nearly uniform speeds as a result of the tendency to flow instability of the types described in the previously published Schlenk and Han papers, this type of flow instability is defined between layered melt flows. Can be found in Therefore, in addition to retaining the technical advantages provided in the prior art dies of U.S. Patent Nos. 4,152,387 and 4,197,069, there is a need to minimize or even eliminate the totaling effect on multi-manifold extrusion dies. have.
이와같은 개량된 다이는 단순히 그것의 구성요소를 제거하고 특별한 수지 점성을 위해 정밀하게 설계된 교환 가능한 구성요소로 대치하여 여러가지 점성을 가진 수지에 대한 커테이닝 이펙트를 제거할 수 있다면, 매우 훌륭한 것이 될 수 있다. 아울러 층을 이룬 용융류 사이의 유동 불안정성을 감소시키거나 해소시키는 멀티매니폴드 압출성형다이가 필요하다. 이와같은 다이는 열가소성의 용융라미네이트에 대한 방법을 개량시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 목적은 커테이닝 이펙트를 극소화하거나 제거시켜주며 덧붙여서 합류점에서의 라미네이트의 유동을 형성하고, 그 형성된 타미네이트에서 각 층의 두께에 무한한 변화를 줄수 있는 멀티매니폴드다이 장치를 제공하는 것이며, 또한 단순히 그것의 구성요소를 특수한 수지점성에 대해 정밀하게 설계된 교환가능한 구성요소를 제거하거나 또는 대치시킴으로써 다양한 점성을 지닌 수지에 대한 커테이닝 어펙트를 극복할 수 있는 구조의 멀티매니폴드, 다이를 제공하는 데 있다.Such an improved die would be very good if it could eliminate its effect on the various viscous resins by simply removing its components and replacing them with exchangeable components precisely designed for specific resin viscosity. have. There is also a need for a multi-manifold extrusion die that reduces or eliminates flow instability between layered melts. Such a die can improve the process for thermoplastic melt laminates. It is therefore an object of the present invention to provide a multi-manifold die device that minimizes or eliminates the curtaining effect and, in addition, forms a flow of laminate at the confluence, and can give an infinite variation in the thickness of each layer in the formed laminate. It also provides a multi-manifold, die structured to overcome the retaining impact on resins of various viscosities by simply removing or replacing interchangeable components precisely designed for specific resin viscosities. There is.
또 다른 목적은 층을 이룬 용융류의 사이의 유동불안정성을 감소시키거나 해소시키는 구조의 다이를 제공하며, 아울러 커테이닝 이펙트를 극소화시키거나 해소시키며, 층을 이룬 용융류 사이의 유동불안정성이 감소되고 해소되는 열가소성재의 용융 라미네이트에 대한 개선된 방법을 제공하는데 있다.Another object is to provide a die of a structure that reduces or eliminates the flow instability between layered melts, while minimizing or eliminating the curtaining effect, and reduces the flow instability between the layered melts. It is to provide an improved method for melt laminate of thermoplastics to be resolved.
이처럼 본 발명은 전기한 목적을 달성하기 위해서 이미 설명된 바와같이, 커테이닝 이펙트를 극소화하고 제거시키며, 합류점에서 라미네이트의 유동을 형성하고, 그 형성된 라미네이트에 있어서 각 층의 두께를 무한하게 변화가능하게 하는 멀티매니폴드 압출 성형다이를 제공하는 것이다.As described above, the present invention minimizes and eliminates the curtaining effect, forms the flow of the laminate at the confluence point, and allows infinitely varying the thickness of each layer in the formed laminate, as previously described. It is to provide a multi-manifold extrusion die.
이 압출성형 다이는 다이를 횡단하여 결국 다이내의 합류점에서 모이는 다수의 유통로와 2개의 유통로 사이에 배치된 조절가능한 디바이더 혹은 유량조정(metering)베인블레이드를 포함한다. 각각의 디바이더는 두부(頭部)와 선단부(先端部)를 보유하며, 두부에는 선단부를 이동시켜 횡면적을 제어하고 한정하기 위해 디바이더의 축 주위로 두부가 회전하도록 사용되는 조정장치가 설치되어 있다. 유통로의 각각은 디바이더로부터 상류측에 위치한 매니폴드실을 포함하며, 또한 하류측으로 내려가면서 압력보상 제한통로, 팽창실, 테이퍼형상의 유동제한 통로를 포함한다. 매니폴드실은 그 매니폴드실로부터 유출되는 용융 열가소성재의 용융류가 그것의 측면에서보다는 측면과 측면의 중간점에서 비교적 더 큰 압력을 받게되는 충분한 종방향 크기를 지니고 있다.This extrusion die includes an adjustable divider or metering vane blade disposed between two flow paths and a plurality of flow paths that cross at the die and eventually gather at the confluence points in the die. Each divider has a head and a tip, and the head is equipped with an adjustment device that is used to rotate the head around the axis of the divider to move the tip and control and define the transverse area. . Each of the flow passages includes a manifold chamber located upstream from the divider, and also includes a pressure compensating restriction passage, an expansion chamber, and a tapered flow restricting passage down to the downstream side. The manifold chamber has a sufficient longitudinal size such that the melt flow of molten thermoplastic flowing out of the manifold chamber is subjected to relatively greater pressure at the midpoint of the side and side than at its side.
압력보상 제한통로는 그것의 중심으로부터 양끝부분까지 단면적이 증가하므로 그것에 의해 용융류의 유동에 역저항을 공급해서, 압력보상 제한통로를 유동하기 전보다 중간점에서 상대적으로 더 큰 압력으로 유동하여, 측면에서 측면까지 거의 균일한 압력으로 이 통로로부터 유출된다.The pressure compensation restriction passage increases the cross-sectional area from its center to both ends, thereby supplying reverse resistance to the flow of the melt, thereby flowing at a relatively higher pressure at the midpoint than before flowing the pressure compensation restriction passage. It flows out of this passage at almost uniform pressure from to side.
상기 압력보상 제한통로는 부분적으로 디바이더의 두부에 의해서 형성되며, 테이퍼형상의 유동제한 통로는 디바이더의 두부에 있는 조정장치를 조작함으로서 디비이더의 선단부에 의해서 정밀하게 한정되는 횡단면의 크기를 보유하고 있다. 팽창실은 압력보상 제한통로의 횡단면부보다 더 큰 횡단면부를 보유하고 있으며, 또한 이 팽창실은 테이퍼형상의 유동제한통로보다 더 큰 횡단부로 이루어진다.The pressure compensation restriction passage is formed in part by the head of the divider, and the tapered flow restriction passage has a cross-sectional size that is precisely defined by the tip of the divider by manipulating the adjusting device at the head of the divider. . The expansion chamber has a larger cross section than the cross section of the pressure compensation confinement passage, which also has a larger cross section than the tapered flow restriction passage.
팽창실과 테이퍼형상의 유동제한 통로는 각각 용융류가 측면에서 측면까지 실제로 균일한 압력하에 유지되게 하는 종방향 크기를 보유하고 있다. 용융류는 측면에서 측면까지 실제로 동일압력하에 테이퍼형상의 유동제한 통로로부터 배출되며, 측면에서 측면까지 거의 같은 압력하에 유동하는 적어도 하나의 다른 용융류와 함께 한곳에서 합류하게 되며 실제로 같은 속도하에서 용융류가 합류하게 된다. 또한 열가소성재의 용융 라미네이트에 있어서의 커테이닝 이펙트를 극소화시키거나 제거하는 방법이 본 발명의 의해서 제공되며, 이 방법은 측면에서 보다는 측면과 측면의 공간점에서 비교적 더 큰 압력으로 유동하는 용융열가소성재의 용융류가 유동에 대한 역저항을 받는 단계를 포함하는데, 그것에 의해서 용융류가 측면에서 측면까지 실제로 같은 압력으로 유도하게 되는 반면에 실제로 같은 압력을 유지하고, 용융류의 횡단면의 두께를 팽창시키며, 한편으로는 팽창된 용융류의 횡단면의 두께를 소요의 횡단면의 크기로 좁게하면서 계속하여 실제로 같은 압력을 유지하고, 측면에서 측면으로 실제로 같은 압력하에 유동하는 적어도 하나의 다른 얇은 용융류와 얇은 용융류가 합류되며 용융라미네이트가 압출성형 다이로부터 배출될때까지 그 결과로서 생긴 용융 라미네이트의 각각의 용융류가 실제로 측면에서 측면까지 균일한 압력으로 유지하게 된다.The expansion chamber and tapered flow restriction passages each have a longitudinal size that allows the melt flow to be maintained under substantially uniform pressure from side to side. The melt flows from the side to side in a tapered flow restriction passage under substantially the same pressure, and merges in one place with at least one other melt that flows from side to side at about the same pressure and in fact at the same rate Will join. Also provided by the present invention is a method of minimizing or eliminating the curtain effect in the melt laminate of thermoplastics, which method melts a molten thermoplastic material that flows at a relatively higher pressure at the side and side space points than at the side. The flow includes a reverse resistance to the flow, whereby the melt flows at the same pressure from side to side while actually maintaining the same pressure, expanding the thickness of the cross section of the melt, As long as the thickness of the cross section of the expanded melt flow is narrowed down to the size of the cross section of the required, there is at least one other thin melt and thin melt flows that actually maintain the same pressure and flow from side to side under substantially the same pressure. Are joined until the melt laminate is ejected from the extrusion die. Each melt flow of the resulting melt laminate is actually kept at a uniform pressure from side to side.
위에서 설명한 것과 같이, 본 발명은 개량된 멀티매니폴드 압출성형다이와 열가소성재의 용융라미네이트의 개량된 방법에 관련된 것이며, 특히 본 발명은 열가소성재의 라미네이트층에 있어서 이미 알려진 결점인 커테이닝 이펙트를 극소화하거나 제거할 수 있다. 즉 본 발명은 커테이닝 이펙트를 극소화하거나 제거하고, 동시에 합류하는 용융 열가소성재의 용융류의 합류점에서 라미네이트의 유동을 생성하고, 적층성형된 각층의 두께를 무한히 변화시킬 수 있게 하는데 있다.As described above, the present invention relates to an improved method of melt laminates of thermoplastics with an improved multi-manifold extrusion die, and in particular, the present invention minimizes or eliminates the effect of the known defects in laminate layers of thermoplastics. Can be. That is, the present invention aims to minimize or eliminate the curtaining effect, to generate a flow of the laminate at the confluence point of the melt flows of the molten thermoplastic materials joining at the same time, and to change the thickness of each laminated layer infinitely.
더구나 본 발명은 위에서 설명한 슈렌크와 한의 기술에서 묘사된 그러한 구조에서의 유동불안정성을 감소 시키고 제거하는데 있다. 더우기 본 발명은 같거나 다른 유동성질을 보유하는 열가소성재로부터 라미네이트를 형성하는데에 유용하다. 한편 열가소성재는 제한되는 것은 아니지만, 저밀도 및 고밀도의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리탄산에스테르, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리아세트산비닐, 폴리아크릴로니트릴 및 그것의 공중합체(copolymer)이다.Moreover, the present invention aims to reduce and eliminate flow instability in such structures as described in the Schlenk and Han technique described above. Moreover, the present invention is useful for forming laminates from thermoplastics having the same or different flow properties. Thermoplastics, on the other hand, are not limited to low and high density polyethylene, polypropylene, polycarbonate esters, polyamides, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile and copolymers thereof. )to be.
이하 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도 및 제3도에는 본 발명에 따른 멀티매니폴드 압출성형다이(10)가 도시되어 있다. 그 다이(10)에는 3개의 열가소성 수지류 통로용인 유통로(12), (14) 및 (16)이 형성되어, 3층의 용융 라미네이트를 형성하기 위해서 합류점(18)에서 이러한 수지류의 합류가 이루어진다.2 and 3 show a multi-manifold extrusion die 10 according to the present invention. The
본 발명의 다이는 예컨대, 2층, 5층 또는 7층을 형성하기 위해서 사용될 수 있으며, 또는 더 많은 수의 층을 보유하는 라미네이트를 형성하기 위해서 사용될 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 용융 라미네이트는 편리하게 테이퍼 형상으로 된 프리랜드통로(20)와, 횡단면으로 도시했을때 전형적으로 평행벽을 이루는 랜드통로(22)로 구성되는 출구 통로를 경유해서 통과하며, 그후 개구부(24)에서 외부로 배출된다.It will be appreciated that the die of the present invention may be used, for example, to form two, five or seven layers, or may be used to form laminates having a greater number of layers. The molten laminate passes through an outlet passage consisting of a free tapered passage 20, conveniently tapered, and a land passage 22, typically shown in cross section, which typically forms a parallel wall, and then at the
조절가능한 디바이더 혹은 유량조절 베인 블레이드(26)은 유통로(12)와 (14)사이에 위치되며, 디바이더(28)은 유통로(14)와 (16)사이에 위치하고, 그 디바이더(26) 및 (28)은 도면에 표시된 바와같이 두부(頭部)(30) 및 (32)와 그리고 선단부(先端部)(34) 및 (36)을 보유하고 있다.An adjustable divider or flow
상기 각각의 두부(30) 및 (32)에는 조절장치(38) 및 (40)이 설치되어 있으며, 이 조절장치(38) 및(40)은 다이(10)의 외부에서 손쉽게 조작하도록 되어 있다. 즉, 화살표(42), (44)의 어떤 방향으로든지 회동시킬 수 있도록 되어있다.Each of the heads 30 and 32 is provided with adjusting devices 38 and 40, and the adjusting devices 38 and 40 are easily operated from the outside of the
상기 조절장치(38) 및 (40)을 조작함으로서, 각각의 두부(30) 및 (32)는 선단부(34) 및 (36)의 작동에 의해서 옆방향 구역을 한정하고 조절하기 위하여 그 축의 둘레를 회동시킬 수가 있다.By manipulating the adjusters 38 and 40, each of the heads 30 and 32 has its periphery around its axis to define and adjust the lateral zone by actuation of the tips 34 and 36. I can turn it.
상기 각각의 유통로(12), (14) 및 (16)은 매니폴드실(46), (48), (50)과 압력보상 제한통로(52), (54), (56)과 팽창실(58), (60), (62)와, 유동제한통로(64), (66), (68)을 포함하고 있다. 설명을 간략화하기 위해서 이하의 설명은 이러한 유통로중 하나의 형태에 관한 것이지만, 다이(10)의 나머지 2개의 유통로에도 적용되는 것을 알수 있을 것이다.Each of the flow passages 12, 14, and 16 includes
매니폴드실(46)은 디바이더(26)의 상류측에 위치하며, 이 매니폴드실(46)은 옷걸이 형상이다. 즉, 그 매니폴드(46)은 중심부에서 그것의 각 끝부분을 향하여 단면적이 좁아지며, 이러한 매니폴드실(46)의 특징은 매니폴드실(46)의 끝부분(70)을 표시하고 있는 제2도의 매니폴드실(46)의 횡단면부와 비교함으로서 나타난다. 매니폴드는 예컨대, 각각의 열가소성재의 필요에 따라 일정한 횡단면이거나 혹은 가변성이 있는 횡단면일 수도 있다.The manifold chamber 46 is located upstream of the
끝에서 끝까지 일정한 횡단면을 보유하는 매니폴드실은 열쇠구멍형 매니폴드로 알려져 있으며, 이러한 열쇠구멍형 매니폴드실에서의 열가소성재의 체재시간은 옷걸이 형상의 매니폴드에서보다 더 길다. 따라서, 예를들어 열감도 때문에 가능한한 체재시간이 짧은 것이 유리한 곳에서는 후자가 바람직하다. 또한, 옷걸이 형상의 매니폴드실은 새로운 열가소성재가 유동할때, 이미 사용된 열가소성재가 보다 신속하게 제거되므로 열쇠구멍형 매니폴드보다 바람직하다. 매니폴드에 있어서, 용융수지류가 매니폴드의 전길이에 걸쳐서 세로방향으로 분포되는 결과로서 용융수지류의 횡유동(transverse flow)이 발생한다. 멀티매니폴드 다이(10)에 있어서, 매니폴드실의 세로의 크기는 상당한 크기이다.Manifold chambers that have a constant cross section from end to end are known as keyhole manifolds, and the residence time of thermoplastics in these keyhole manifold chambers is longer than in hanger shaped manifolds. Therefore, the latter is preferred where it is advantageous, for example, to have a short stay time because of the thermal sensitivity. In addition, a hanger-shaped manifold chamber is preferable to a keyhole manifold because new thermoplastics flow more quickly when used thermoplastics are removed. In the manifold, transverse flow of the molten resin occurs as a result of the molten resin being distributed longitudinally over the entire length of the manifold. In the multi-manifold die 10, the longitudinal size of the manifold chamber is considerable.
즉, 대략 10-60인치 혹은 그 이상으로 그 결과 매니폴드실로부터 유출되는 용융수지류가 메니폴드실의 측면에서 보다는 측면과 측면의 중심점에서 비교적 압력이 더크다. 횡단면에 대한 매니폴드실의 크기는 소요의 열가소성재의 처리량에 의해서 결정된다. 이처럼 제3도에 표시된 바와같이, 다이(10)내에서 매니폴드실(48)을 통해 처리되는 재료양이 더 많이 필요하므로 매니폴드실(46)이 매니폴드실(48)보다 더 적은 횡단면부를 보유하고 있는 것을 알 수 있다.That is, the melt flow out of the manifold chamber, approximately 10-60 inches or more, results in relatively greater pressure at the side and center points of the manifold chamber than at the side of the manifold chamber. The size of the manifold chamber for the cross section is determined by the required throughput of the thermoplastic. As shown in FIG. 3, the amount of material to be processed through the manifold chamber 48 in the
상기 압력보상제한통로(52)는 매니폴드실(46)으로부터 하류측에 위치하고 있으며, 이 통로(52)는 디바이더(26)의 두부(30)의 세로벽(72)과 다이(10)의 내벽(74)으로 구성되고, 이 통로(52)는 끝부분(78)이 제2도에 도시한 바와같이 되어 있고, 그것의 중앙부(76)으로부터 각 유통로의 끝부분까지 면적이 증가하는 횡단면부를 보유하고 있음을 특징으로 한다. 또한 통로의 이러한 특징은 압력보상제한통로(54)의 경우에 있어서는 제4도에서 도시되었으며, 이 도면에서 사용된 화살표는 그 통로(54)의 중앙부에서의 폭을 나타내고 있다.The pressure compensation restriction passage 52 is located downstream from the manifold chamber 46, which is a vertical wall 72 of the head 30 of the
더구나 압력보상제한 통로의 크기는 비교적 높은 점성의 수지가 통로를 통과하는지 혹은 비교적 낮은 점성의 수지가 통로를 통과하는지에 따라서(제4도에서 점선의 수지에 대한 크기를 나타낸다)다양하게 구성되어 있다.In addition, the size of the pressure-limiting passage is varied depending on whether a relatively high viscosity resin passes through the passage or a relatively low viscosity resin passes through the passage (represented in FIG. 4 for the dashed resin). .
압력보상 제한통로(52)의 가변적인 횡단면부는 그 통로의 측면에서보다는 측면과 측면의 중간점에의 비교적 높은 압력하에서 매니폴드실(46)로부터 배출되는 열가소성재의 용융수지류에 유동에 대한 역저항을 공급 해준다. 상기 압력보상제한 통로(52)에 사용되는 정확한 횡단면의 크기는, 이 통로(52)를 경유하여 통과하는 특정한 수지의 점성에 따라 선택되어 측면에서 측면까지 실제로 균일한 압력하에서 그 통로(52)로부터 용융수지류가 배출되도록 한다.The variable cross section of the pressure compensation restriction passage 52 is countercurrent to flow in the melt flow of thermoplastic material exiting the manifold chamber 46 under relatively high pressure at the midpoint of the side and side rather than at the side of the passage. To supply. The exact size of the cross section used in the pressure-limiting passage 52 is selected according to the viscosity of the particular resin passing through the passage 52 and from the passage 52 under substantially uniform pressure from side to side. Allow the melt to flow out.
따라서, 이 통로는 측면에서 측면까지 실제 균일 압력에서 용융수지류가 유동되도록 그 용융수지류에 유동에 대한 역 저항을 받게한다. 본 출원인이 확신하는 바로는 이러한 것은 다이내에 커테이닝 이펙트를 감소시키거나 없애는데 필요한 것이다.Thus, this passage is subjected to reverse resistance to flow in the melt such that the melt flows at a substantially uniform pressure from side to side. Applicants are convinced that this is necessary to reduce or eliminate the curtaining effect in the die.
제 5도와 제6도를 참조하면, 횡단면으로 표시한 압력보상제한 통로(52)는 하류측의 유동제한 통로(64)가 최소유동제한 위치에(제6도)있거나 최대유동제한 위치(제5도)에 있거나에 관계없이 유동방향으로 테이퍼져 있어, 상기 유동제한 통로(64)가 최대 유동제한위치에 있을때에 상대적으로 더큰 유동제한을 주게된다. 반대로 압력보상제한 통로(52)가 횡단면으로 표시된 바처럼, 상기 유동제한 통로(64)가 최소 유동제한 위치에 있을 때 평행하게 될 수도 있다. 종단 및 횡단면의 관점으로 보아서 통상 세로벽을 성형하기 위해 기계가공된 디바이더(26)의 세로벽(72)에 의해서 압력보상 제한통로(52)에 필요한 형상이 이루어진다.Referring to FIG. 5 and FIG. 6, the pressure compensating passage 52 shown in the cross section is located at the downstream
이 압력 보상제한통로(52)는 실제로 측면에서 측면까지 균일한 압력하에서 유동되는 용융 열가소성재의 수지류를 팽창실(58)로 공급하고, 팽창실(58)은 그 압력보상 제한통로(52)의 횡단면부 보다도 더 큰 횡단면부를 보유한다. 사실상, 끝에서 끝까지 실제로 균일한 횡단면부로 구성된 팽창실(58)은 제2도 및 제3도에서 표시한 바와같이, 압력보상제한 통로(52)보다 횡단면부에서 상당히 크다. 그러므로 팽창실(58)에 의해서 제공되는 중요한 기능은 예를들어 유동용융류의 두께를 팽창시키고, 다음에 소요의 단면두께로 용융류가 유동제한통로(64)에 의해 유량조절될 수 있는 것이다. 이 팽창실(58)은 디바이더(26)의 중앙부(76)의 세로벽(72)과 다이(10)의 내벽(72)에 의해서 형성된다.The pressure compensating restriction passage 52 actually supplies resins of molten thermoplastic material flowing under uniform pressure from side to side to the expansion chamber 58, and the expansion chamber 58 of the pressure compensation restriction passage 52 It has a larger cross section than the cross section. In fact, the expansion chamber 58, which consists of a substantially uniform cross section from end to end, is significantly larger in cross section than the pressure-limiting passage 52, as shown in FIGS. 2 and 3. Therefore, an important function provided by the expansion chamber 58 is to expand the thickness of the flow melt, for example, and to allow the melt flow to be regulated by the
그 팽창실(58)의 중요한 특징은 용융수지류를 측면에서 측면까지 실지 균일한 압력으로 유지하는 세로방향 크기를 보유하고 있다는 것이다. 따라서, 팽창실(58)은 특징으로서 매니폴드실(46)과 같은 세로방향 크기를 보유하고 있다는 것이다. 그렇지만 압력보상 제한통로(52)에 의해서 달성된 균일한 유동압력이 용융수지류가 팽창실(58)을 경유해서 유동함에 따라서 역으로 방향받지 않는다면 세로 크기에 있어 작은 편차가 있을 수 있다.An important feature of the expansion chamber 58 is that it has a longitudinal dimension which keeps the melt flow at a substantially uniform pressure from side to side. Thus, expansion chamber 58 is characterized as having the same longitudinal dimension as manifold chamber 46. However, if the uniform flow pressure achieved by the pressure compensation restriction passage 52 is not reversed as the molten resin flows through the expansion chamber 58, there may be a small deviation in the longitudinal size.
팽창실(58)에 관한 전기한 설명으로부터 알수 있듯이, 이 팽창실(58)은 유동하는 수지류의 두께를 팽창하게하는 기능을 가지고 있는 반면에 용융수지류를 실제로 균일한 유동압력으로 유지케한다. 더구나 팽창실(58)의 상부는 수지류 두께의 팽창에 대비토록 구성되어 있는 반면에 팽창실(58)의 하부는 횡단면에서 보여지듯이 설치된 용융수지류가 합류점(18)으로 유동하도록 하기위한 통로에 설치된 유동제한통로(64)의 방향으로 테이퍼져 있는 것을 제2도와 제3도로부터 알 수가 있다.As can be seen from the foregoing description of the expansion chamber 58, the expansion chamber 58 has a function of expanding the thickness of the flowing resin, while maintaining the molten resin at a substantially uniform flow pressure. . Moreover, the upper part of the expansion chamber 58 is configured to prepare for the expansion of the resin flow thickness, while the lower part of the expansion chamber 58 has a passage for allowing the installed melt resin to flow to the confluence point 18 as shown in the cross section. It can be seen from FIG. 2 and FIG. 3 that the taper in the direction of the
횡단면으로 표시한 바와같이 유동제한통로(64)는 합류점(18)의방향으로 테이퍼져 있다. 이 유동제한 통로(64)는 팽창실(58)보다 더 적은 횡단면부로 구성되어 있으며, 팽창된 용융수지류의 횡단면의 두께를 더 얇게한다. 끝에서 끝까지 거의 일정한 횡단면부로 이루어져 잇점이 있는 유동제한통로(64)의 횡단면의 크기는 축을 중심으로 디바이더(26)의두부(30)를 정밀하게 회전시켜 원격조정된다. 특히, 그 유동제한 통로(64)의 폭은 정확히 다이(10)의 외부에 설치된 조절장치(38)의 조작을 통해 디바이더(26)의 두부(30)를 회전시켜 정밀하게 설정된다. 또한 유동제한통로(64)의 중요한 특징은 용융수지류가 실제 균일한 유동압력으로 유지되게 하는 종방향크기를 보유하고 있는 것이다. 따라서, 이 유동제한통로(64)는 통상 매니폴드실(46)과 실제로 같은 종방향크기를 보유하고 있다.As indicated by the cross section, the
그리고, 용융수지류가 그 유동제한 통로(64)를 통과함에 따라서 용융수지류의 실제로 균일한 유동압력이 역방향으로 방해를 받지 않는다면, 종방향 크기에 있어서 약간의 변동이 있을 수 있다.And as the molten resin passes through the
상기와 같은 유동제한 통로(64)의 기술구성으로부터, 용융수지류가 측면에서 측면까지 실제 균일한 유동압력하에서 그 통로로부터 배출된다는 것을 알 수 있다. 더구나 유동제한통로(64)는 팽창된 용융수지류를 바람직한 소요의 단면적으로 얇게 하는 기능을 하고, 그 용융수지류가 실제로 균일한 유동압력으로서 유지되도록 한다.From the technical configuration of the
상기 유동제한통로(64)가 팽창실(58)의 하류측에 위치한 결과로서, 그 팽창실(58)에 의해서 행하여지는 또 다른 기능은 후부압력캐버티(back pressure cabaty)의 기능이다. 마찬가지로, 압력보상제한통로(52)의 위치도 매니폴드실(46)이 후부압력캐버티로서의 기능을 하게한다. 예상했던 바와같이, 본 발명의 멀티 매니폴드 압출성형다이를 발명함에 있어서 난점은 커테이닝 이펙트를 제거하거나 또는 최소화시키는 것이며, 동시에 미국특허공보 제4,152,387호 및 제4,197,069호의 제3도의 멀티 매니폴드 다이에 있어서 모든 잇점을 유지하도록 하는데 있었다.As a result of the
편리하게도, 본 발명은 합류점(18)에서 합류되는 용융수지류의 속도를 거의 균일하게하며, 조절가능한 디바이더(26)을 간단히 조작하여 각층의 두께를 무한히 가변조정할 수 있어, 그것에 의해 합류점에서 층류(laminar flow)를 형성하며, 형성된 라미네이트에서 각층의 두께를 무한히 변화시킬 수 있다.Conveniently, the present invention makes the speed of the molten resins joined at the confluence point 18 almost uniform, and by simply manipulating the
부가적으로 본 발명은 커테이닝 이펙트를 최소화시키거나 제거해준다. 비록 미국특허공보 제4,152,387호 및 제4,197,069호의 어댑터의 연장된 유동제한통로의 길이를 따라 용융수지류가 균일한 압력을 가한다 할지라도, 어댑터를 사용함으로서 형성된 라미네이트의 층은 커테이닝 이펙트를 나타낸다. 더구나, 본 발명은 층을 이룬 용융수지류 사이에서의 유동의 불안정성을 제거하거나 혹은 감소시킬수 있다.In addition, the present invention minimizes or eliminates the curtaining effect. Although the molten resin exerts a uniform pressure along the length of the extended flow restriction passage of the adapters of US Pat. Nos. 4,152,387 and 4,197,069, the layer of laminate formed by using the adapter exhibits a curtaining effect. Moreover, the present invention can eliminate or reduce the instability of the flow between the layered melt streams.
이러한 잇점은 합류점(18)을 개구부(24)에 가능한 가까이 위치시켜서, 즉 예를들어인치 정도로 가능한 한 출구 통로를 짧게하여 달성된다. 그렇지 않으면, 출구통로는 예를들어 약 4-6인치일 수 있다.This advantage places the confluence point 18 as close as possible to the
본 발명 다이(10)의 또 다른 잇점은, 다이(10)에 용융수지의 점성이 통로를 경유해서 통과하는데 아주 알맞도록 구성된 압력보상제한통로(52), (54), (56)를 제공하기 위해서 각각의 디바이더(26)(28)를 제거하여 교환가능한 디바이더로 교체할 수 있다는 점이다.Another advantage of the present die 10 is to provide a pressure
이것은 필요로하는형태의 압력보상제한통로를 갖고 있는 완전히 다른 다이를 다른식으로 사용해야 할 필요성을 없애주는 것이다. 이러한 잇점은 시간 및 경비상 비용을 절감시켜준다. 작용에 있어서, 용융 열가소성재의 수지류가 유통로(12)내로 들어가서 매니폴드실(46)을 경유하여 통과하는데, 용융열가소성재의 수지류가 그 안에서 세로방향으로 퍼지고, 그곳으로부터 측면에서 보다는 측면과 측면의 중간점에서 비교적 높은 압력하에서 유동된다. 그다은 용융수지류는 그 수지류의 유동에 역저항을 주는 압력보상 제한통로(52)를 경유해서 통과하며 그결과로서, 용융수지류는 측면에서 측면까지 비교적 균일한 압력하에서 유동하면서 압력보상 제한통로(52)를 벗어나고, 그후 팽창실(58)을 경유하여 통과하고, 그 팽창실(58)에서 용융수지류의 횡단면 두께가 팽창되는 반면에 실제로 균일한 유동압력이 유지된다.This eliminates the need to use a completely different die differently with the required type of pressure compensation path. This benefit saves time and money. In operation, resins of the molten thermoplastic material enter the passage 12 and pass through the manifold chamber 46, where resins of the molten thermoplastic material spread longitudinally therein, from side to side rather than from side to side. Flows under relatively high pressure at the midpoint of. The molten resin flows through the pressure compensating restriction passage 52 which provides reverse resistance to the flow of the resin, and as a result, the molten resin flows under a relatively uniform pressure from side to side, thereby limiting the pressure compensation. It exits the passage 52 and then passes through the expansion chamber 58, in which the cross-sectional thickness of the melt flow is expanded while in fact a uniform flow pressure is maintained.
팽창된 용융수지류는 실제로 유동제한통로(64)를 경유해서 통과되며, 그 안에서 횡단면의 두께는 소요의 단면 크기로 얇게된다. 다음에 얇게된 용융수지류는 각각 측면에서 측면까지 실제로 균일한 압력하에서 유동되는 2개의 다른 용융수지류와 더불어 합류점(18)에서 합류하게 된다. 합류점(18)에서 용융수지류는 실제로 일정한 속도를 유지하며, 그 결과로서 생긴 용융라미네이트가 프리랜드통로(20)를 경유해서 통과하며, 그 다음 랜드통로(22)를 통과하여 마지막 개구부(24)에서 다이(10)로부터 배출된다. 수지의 용융라미네이트에서 커테이닝 이펙트를 제거하거나 최소화시키는 방법에 있어서, 중요한 단계는 다음과 같다.The expanded molten resin stream is actually passed through the
측면에서 보다는 측면과 측면의 중간지점에서 비교적 높은 압력하에서 유동하는 용융열가소성 수지류는 유동에 대한 역저항을 받으며, 이것에 의하여 용융수지류는 실제로 측면에서 측면까지 균일한 압력하에서 유동하게 된다. 이렇게 하여 수지류의 두께는 팽창되는 반면에, 실제로 균일한 유동압력이 유지된다. 이 유동압력이 계속적으로 유지되면서 팽창된 수지류의 횡단면의 두께는 소요의 단면크기로 얇아진다.Molten thermoplastics flowing at relatively high pressure at the midpoint of the side and side rather than at the side are subjected to reverse resistance to the flow, whereby the melt flow is actually flowed under a uniform pressure from side to side. In this way, the thickness of the resins expands while maintaining a substantially uniform flow pressure. As this flow pressure is continuously maintained, the thickness of the cross section of the expanded resin is thinned to the required cross-sectional size.
얇아진 용융수지류는 용융라미네이트를 형성하기 위해서 측면에서 측면까지 실제 균일한 압력으로 유동하는 적어도 하나의 또 다른 얇은 용융수지류와 합류하게 된다. 용융 라미네이트가 유동을 그칠때까지 용융라미네이트에 있어서 각각의 용융수지류의 실제균일한 압력이 유지된다.The thinned molten resin is joined with at least one other thin molten resin flowing at a substantially uniform pressure from side to side to form the molten laminate. The actual uniform pressure of each melt flow in the melt laminate is maintained until the melt laminate stops flowing.
본 발명에 의한 멀티매니폴드 다이에 있어서의 이 마지막 단계는 용융라미네이트의 각층이 실제록 균일한 유동압력으로 유지케하는 종방향크기를 갖도록 함으로써 달성될 수 있다. 통상, 출구통로는 특징적으로 모두 같은 종방향 치수를 지니게 될 매니폴드실과 같은 종방향 치수를 보유한다.This last step in the multi-manifold die according to the present invention can be achieved by having each layer of the melt laminate have a longitudinal size that actually maintains a uniform flow pressure. Typically, the outlet passages have the same longitudinal dimensions as the manifold chambers, which will all characteristically have the same longitudinal dimensions.
앞에서 이미 설명한 바와같이 출구통로는 프리랜드통로와 랜드통로로 구성되며, 상기 프리랜드 통로는 횡단면으로 표시된 바와같이 테이퍼져 있으며, 이러한 테이퍼는 층을 이룬 용융수지류 사이에 유동의 불안정성을 최소화하는데 필요한 것이다.As previously described, the outlet passage consists of a freeland passage and a land passage, which is tapered as indicated by the cross section, which is necessary to minimize the instability of the flow between the layered melt streams. will be.
이상으로 설명한 바와같이 본 발명은 상기에서 설명한 것에만 국한되는 것이 아니라, 본 발명의 개념영역내에서 얼마든지 변형이나 또는 수정이 가능한 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above description, but may be modified or modified as much as possible within the concept area of the present invention.
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