KR900001957B1 - 공동이송 혼합압출기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공동이송 혼합압출기

제1도는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 있어서 공동이송 혼합장치의 종단면도.

제2도는 고정자의 부분측단면도.

제3도는 제2도의 A-A선에 대한 단면도.

제4도는 제2도의 고정자에 속한 내주부분의 전개도.

제5도는 제4도의 B-B선에 대해 절단한 단면도.

제6도는 회전자의 측면도.

제7도는 제6도에 있는 회전자의 외주부분에 관한 전개도.

제8도는 공동군의 상대적인 배열을 도시하는 전개도.

제9도는 본 발명에 따른 공동의 이동을 설명하는 데 도움을 주는 상세도.

제10도는 종래의 공동이송 혼합장치에 관한 부분종단면도.

제11도는 제10도에 있는 공동이송 혼합장치의 공동에 관한 확대도.

제12도는 제10도의 공동이송 혼합장치의 공동군의 상대적인 배열을 도시하는 전개도.

제13도와 14도는 종래의 공동의 움직임을 설명하는 데 도움을 주는 상세도.

제15도는 본 발명에 따른 제2실시예에 있어서, 공동이송 혼합압출기의 부분종단면도.

제16도는 제15도의 A-A선에 대한 단면도.

제17도는 제15도의 공동이송 혼합압출기의 고정자의 부분단면도.

제18도는 제15도에 있는 공동이송 혼합압출기의 공동군의 배열을 도시하는 전개도.

제19도는 환상제한부재가 설치된 제15도에 있는 공동이송 혼합압출기의 한부분에 관한 부분단면도.

제20도는 다른 환상제한부재를 도시하는 부분절결도.

제21도는 본 발명에 따른 제3실시예에 있어서 공동이송 혼합압출기의 공동군의 배열을 도시하는 전개도.

제22도는 제3실시예에 있어서 채택된 공동의 확대 평면도.

제23도는 스크류의 회전속도에 따른 압출율과 압출온도의 변화를 도시하는 그래프.

제24도는 본 발명에 따른 제4실시예에 있어서, 공동이송 혼합압출기의 종단면도.

제25도는 제4실시예의 고정자에 관한 부분단면도.

제26도는 제25도에 있는 B-B선에 대한 단면도.

제27도는 제4실시예에 있는 고정자의 내주에 관한 전개도.

제28도는 제4실시예의 회전자에 관한 부분측면도.

제29도는 제28도에 있는 C-C선에 대한 단면도.

제30도는 제4실시예에 있는 회전자의 내주에 관한 전개도.

제31도는 제30도에 있는 D-D선에 대한 단면도.

제32도는 종래의 공동이송 혼합압출기에 관한 종단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 회전자 2 : 고정자

4, 5 : 공동 6, 7 : 공동행

8, 9 : 공동군

본 발명은 용융플라스틱 또는 유동고무와 같은 고점성재료를 균일하게 혼합하고 압출하는 공동이송 혼합압출기(cavity transfer mixing extruder)에 관한 것으로, 보다 상세히는 내주에 개선된 형태의 공동(cavity)이 마련된 고정자(staror)와 외주에 개선된 형태의 공동이 마련된 회전자(rotor)를 갖추고 있어서 재료의 만족스러운 압출이 달성될 수 있는 공동이송 혼합압출기에 관한 것이다.

용융금속 또는 유동고무와 같은 고점성재료를 균일하게 혼합하고 압출하는 공동이송 혼합압출기는 일본 공개특허공보 소 60-107306 및 57-87344에서 개시되었다. 일본공개특허 공보소 60-107306에서 개시된 공동이송 혼합압출기는 제10도 내지 제12도에 도시되어 있다. 제10도는 도시된 것처럼, 공동이송 혼합압출기의 원통형하우징(1), 원통형하우징(1) 내에 고정부착된 원통형고정자(2), 고정자(2) 내에 동축으로 회전가능하게 연장된 원통형회전자(3)을 갖추고 있다. 회전자(3)은 스크류축과 같은 압출부재에 한 단부가 연결되어 있고, 모터에 의해 회전 구동된다. 제12도에 도시된것처럼, 각각 원주방향(X-X)에 따라 배열된 다수의 공동(4)으로 구성되며 축방향(Y-Y)에 따라 배열된 공동행(row)(6)으로 이루어진 공동군(group)(8)은 그것의 양단부를 제외하고 고정자(2)의 내주에 형성되어 있고 각각 원주방향(X-X)에 따라 나란히 배열된 다수의 공동(5)으로 구성되며 축방향(Y-Y)에 따라 배열된 공동행(7)으로 이루어진 공동군(9)은 그것의 양단부를 제외하고 회전자(3)의 외주에 형성되어 있다. 공동군(8,9)의 각각의 공동(4,5)은 매우 좁은 간격으로 배열되어 있으므로 공동(4,5)은 조밀하게 분포되어 있다.

공동군(8,9)에 속한 일련의 공동행(6,7)의 각각의 공동들(4,5)은 공동군(8,9)의 상대적 회전 방향에 있어서, 즉 고정자(2)의 공동군(8)에 대한 회전자(3)의 회전방향(R)의 반대방향과 회전자(3)의 공동군(9)에 대한 회전자(3)의 회전방향(R)에 있어서, 각 인접공동행(6,7)의 각 공동(4,5)에 대해 원주방향에 따라 거리(㏓)만큼 편이(shift)된다.

고정자(2)에 속한 공동군(8)의 공동행(6)에 속한 공동(4)들은 회전자(3)의 공동군(9)에 속한 대응 공동(5)에 대해 공동행(6,7)의 축 피치(pitch)(축방향(Y-Y)에 따른 간격)의 절반에 대응하는 거리(ly)만큼 편이 된다. 따라서, 공동군(8)에 속한 각각의 공동행(6)의 공동(4)는 공동군(9)에 속한 두개의 인접공동행(7)의 인접공동(5)에 겹친다. 제11도에 도시된 것처럼, 각각의 공동(4(5))는 장방형 부분(10(11))의 대향단부에 형성된 한쌍의 반원형 부분(12,13)과 장방형부분(10,11)으로 구성된 장원형의 형태를 갖고 있다. 공동군(8,9)에 속한 공동(4,5)의 각각의 중심축(14,15)는 각각 압출의 방향(Z) 즉, 축방향(Y-Y)에 대해 좌측과 우측으로 같은 각도(θ)만큼 경사져 있다.

혼합작업중에는, 회전자(3)과 압출부재는 모터에 의해 회전구동되어 용융플라스틱 또는 유동고무와 같은 다량의 고점성재료를 고정자(2) 속으로 입구를 통해서 눌러 넣는다. 다음에, 재료는 공동(4,5)에서 겹치는 공동(4,5)까지 압출부재의 추진력에 의해서 연속적으로 압출방향(Z)으로 이동된다. 회전자(3)은 회전되고 있기 때문에, 품질 또는 색깔이 서로 다른 재료는 편향추진력과 원주전단력의 복잡한 합성작용에 의해 공동(4,5)에서 부터 인접공동(4,5)까지 이송되어서 균일하게 분산되고 혼합된다. 그러나, 이 공지의 공동이송 혼합압출기의 축방향에 대해 임의의 각도로 신장된 장원형공동(4,5)은 재료를 전진시키는 능력에 있어서 만족스럽지 않았다. 회전자(3)의 공동(5)가 고정자(2)의 내주에 관하여 화살표방향(R2)으로 이동되는 동안에, 고정자(2)의 내주의 한부분을 전개한 것과 회전자(2)의 외주의 한 부분을 전개한 것을 도시하고 있는 제13도에 보인 것처럼 고정자(2)의 공동(4)는 회전자(3)의 외주에 대해 화살표 방향(R1)으로 이동한다. 그러면, 공동(4,5)를 채우고 있는 재료는 공동(4,5)의 앞쪽으로, 즉 압출방향(Z)으로 공동(5,4)의 에지(edge)에 의해서 강제로 이동된다. 그러나, 재료는 공동(4,5)에 속한 반원형부분의 전방에서 반대방향으로 강제로 이동되므로, 재료는 공동(4)의 부분(A)와 공동(5)의 부분(B)에 정체되는 경향이 있다. 이 현상은 장원형의 공동(4,5)을 제14도에 도시된 것처럼 장원형 공동(4',5')으로 시뮬레이션이었을 때 보다 명확하게 이해될 것이다. 장원형의 압출방향(4,5)의 반원형 에지에 대응하는 에지(C)는 압출방향(Z)에 반대방향으로 재료가 강제로 이동되므로, 재료는 에지(C) 뒤에 정체되는 경향이 있다.

제32도 재료내에 함유된 수분과 휘발성물질을 방출하기 위한 배출구를 갖추고 있는 또다른 공지의 공동이송 혼합압출기를 도시하고 있다. 이 공동이송 혼합압출기는 배럴(barrel)(90), 하우징(94) 및 하우징(94) 내에 부착된 고정자(95), 배럴(90) 내에 동축적으로 회전가능하게 연장된 스크류(91)로 구성되어 있다. 배럴(90)은 후단부에 입구(92)와 중간에 배출구(93)을 중간에 배출구(93)을 갖추고 있다. 스크류(91)는 입구(92)에 대응하는 제1원료공급구역(96), 배출구(93)뒤에 연장되어 있는 제1미터링(metering)구역(97), 배출구(93)에 대응하는 배출구구역(98), 고정자(95)에 대응하는 회전자구역(100)을 갖추고 있다. 공동이송 혼합장치는 하우징(94), 고정자(95) 및 회전자구역(100)으로 구성되어 있다.

일반적으로 이 형식의 공동이송 혼합압출기의 생산성은 제2압출구역(Zone) 즉, 배출구 다음의 임의의 구역의 압출장치의 전방단부에 결합된 공동이송 혼합장치에서의 압력강하 때문에 감소되어진 압출능력에 비례한다. 더구나, 공동이송 혼합장치의 공동이송 혼합작용 때문에 공동이송 혼합장치에서 열이 발생되므로, 스크류(91)의 회전속도는 어떤 수준으로 제한된다. 그러므로 어떤 수준을 초과하는 점성도를 갖고 있는 재료를 압출하는 것은 불가능했었다. 게다가, 재료가 충분히 가소화(Plasticize)되도록 배출구(93)앞까지 연장되어 있는 제1구역은 재료가 열을 받도록 충분히 길어야 할 필요가 있기 때문에, 아주 큰 L/D 비, 예를 들어 고무에 대해서는 18 내지 20의 범위 그리고 플라스틱에 대하여는 28 내지 35의 범위를 갖추는 긴 스크류가 필요하고, 이것은 기계적인 안정성에 있어서는 불리하다.

따라서, 본 발명의 목적은 압출방향으로 재료를 항상 강제로 이동시킬 수 있는 공동을 갖추고 있는 공동이송 혼합압출기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 재료의 종류에 관계없이 고압출율로 작동할 수 있도록 배출구를 갖추고 있고 종래의 압출스크류에 비해 짧은 압출스크류를 갖추고 있는 공동이송 혼합압출기를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 양상에 따라, 공동(23,24)의 대향 종에지(longitudinal edge)로 한정되는 리지(ridge)(29,30)은 회전자에 관련하여 고정자의 회전방향(R1)과 고정자에 대해 회전자의 회전방향(R2)에 평행으로 연장되도록 고정자와 회전자의 각각의 공동(23,24)이 형성되어 있다. 결론적으로, 압출방향(Z)에 반대방향으로 작용하는 어떠한 힘도 발생되지 않을 것이다. 즉, 고정자의 내주와 회전자의 외주에 형성된 각각의 공동은, 전개도에서 보는 바와 같이, 축방향에 대해 수직방향으로 연장되어 있는 한쌍의 대향측(opposite side)과 축방향에 임의의 각도로 연장되어 있는 한쌍의 대향측을 갖고 있는 평행사변형의 형태를 갖고 있다.

본 발명의 또다른 양태에 따라서, 환상제한부재(annular restricting member)는 압출구역과 혼합구역을 분리할 수 있도록 스크류와 혼합회전자의 접합부에 분리가능하게 설치되어 있다. 운전중에, 스크류와 혼합회전자는 모터에 의해 회전되고, 다종류의 재료는 실린더⑷ 속으로 공급구를 통해서 공급되어 스크류에 의해 전진된다. 스크류는 낮은 조업률에서 재료에 대해 압출력이 증가되는 깊은 홈형(deep-groove type)이므로, 압출기내의 재료에서 보다 적은 열이 발생된다. 어떤 경우에는 기포가 압출장치내의 재료에서 형성된다. 그러나, 압출장치와 혼합장치를 구분하는 이 환상제한부재는 압출장치의 전방에서 재료에 대한 압력을 향상시킬수 있기 때문에, 재료내에 포함된 기포는 제거된다. 환상제한부재는 분리가능하므로, 재료의 압력이 소망등급으로 조정될 수 있도록 알맞는 직경을 갖고 있는 환상제한부재가 채택될 수 있다.

본 발명의 또다른 양태에 따라서, 후단부에 공급구가 있는 배럴, 중간에 있는 배출구 및 전방단부에 있는 출구, 그리고 배럴내에서 동축으로 회전가능하게 연장된 스크류로 이루어진 공동이송 혼합압출기는 배출구앞에 공동이송 혼합장치가 설치되어 있다. 공급구를 통해서 배럴속으로 공급된 재료는 공동이송 혼합장치로 이송되고, 거기에서 재료는 용융되고 혼합된다. 다음에, 재료내에 합유된 수분과 휘발성물질은 용융되고 혼합된 재료가 출구쪽으로 이송됨에 따라 배출구를 통해 배출된다. 그러므로, 배출구앞의 제1구역에 있어서, 공동이송 혼합장치의 우수한 혼합작용과 열발생작용은 재료를 용융하고 혼합하는 데 효과적으로 이용된다. 때문에, 재료를 가소화하거나 용융하기 위해 필요한 제1구역의 길이는 축소될 수 있다. 더구나, 용융되거나 가소화된 재료와 용융이 안되었거나 가소화되지 않는 재료는 공동이송 혼합장치의 우수한 혼합성능에 의해 균일하고 효과적으로 혼합된다. 더우기, 공동이송 혼합장치는 제1구역에 설치되어 있으므로, 공동이송 혼합장치에 있어서 압력강하에 대응하는 압력만이 공동이송 혼합장치를 통해서 재료를 통과시키는 데 필요하므로, 공동이송 혼합장치의 설비에 기인하는 압출율의 감소는 작은 범위까지 제한된다. 상기 및 기타 다른 목적은 본 발명의 첨부도면을 참조한 다음의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 제1실시예에 있어서 공동이송 혼합압출기는 공동이송 혼합장치의 구조를 특히 상세히 도시하고 있는 제1도 내지 8도를 참조하여 이하에 기술된다.

제1도에는 원통형하우징(20),하우징(20) 내에 고정 부착된 원통형고정자(21), 고정자(21) 내에서 동축으로 회전가능하게 연장된 전반원통형 회전자(22)가 도시되어 있다. 회전자(22)는 그것의 한단부에서 압출부재 즉 도시되지 않은 스크류와 결합되어 있다. 이 회전자(22)는 도시되지 않은 모터에 의해 회전된다.

제2도 내지 제8도에 도시된 것처럼, 원주방향(X-X)에 따라 나란히 배열된 다수의 공동(23)으로 구성되며 축방향(Y-Y)에 따라 배열된 공동행(25)로 이루어진 공동군(27)은 고정자(21)의 양단부를 제외하고 고정자(21)의 내주에 형성되어 있고, 원주방향(X-X)에 따라 나란히 배열된 다수의 공동(24)으로 구성되며 축방향에 따라 배열된 공동행(26)으로 이루어진 공동군(28)은 회전자(21)의 양단부를 제외하고 회전자(21)에 내주에 형성되어 있다. 공동군(28,28)의 각각의 공동(23,24)는 매우 작은 간격으로 배열되어 있으므로 이들 공동들은 조밀하게 분포되어 있다. 공동군(27,28)은 공동군(27,28)의 공동(23,24)가 축방향(Y-Y)에 대해서 반대방향으로 서로 경사졌다는 것 외에는 한 평면에서 전개되었을 경우에 배열에 있어서 형태와 크기는 같다.

제8도에서 가장 잘 도시된 것처럼, 고정자(21)에 있는 공동군(27)에 속한 공동행(25)의 공동(23)은 축피치의 반에 대응하는 거리(y)만큼 이동되는 데, 즉 이 거리는 회전자(22)에 있는 공동군(28)의 대응공동(24)에 대한 인접공동행(25,26)간의 축간격이다.

한 평면에서 전개되었을 때, 공동(23,24)은 축방향(Y-Y)에 대해 수직으로 연장되어 있는 마주보는 한쌍의 평행직벽(29,30)과 축방향(Y-Y)에 대해 임의의 각도로 연장되어 있는 마주보는 한쌍의 평행직벽(31,32)로 획정된 평행사변형 모양을 각각 갖고 있다. 공동(23,24)들의 각각 하나의 바닥면의 코너는 제5도에 도시된 것처럼 둥글어서 공동(23,24)들에서 재료가 정체되는 것이 방지된다.

운전중에, 회전자(22)와 스크류는 고점성재료, 즉 플라스틱 또는 고무등 다수의 키드(kid)를 스크류에 의해 공급구를 통해서 고정자(21)속으로 밀어넣기 위해 모터로 회전된다. 고정자속으로 밀어넣어진 재료는 공동(23,24)로부터 겹쳐지는 인접공동(23,24)까지 스크류에 의해 그곳에 가해진 스퀴징(squeezing)압력 때문에 압출방향(Z)로 이동된다. 회전자(22)는 회전되기 때문에, 재료는 그것들을 공동(23,24)로 부터 공동(23,24)까지 이송되도록 하는 원주전단력과 편향추진력의 복잡한 합성작용에 따르게 되어서, 색깔과 품질이 서로 다른 재료는 균일하게 혼합되고 분산된다.

공동(23,24)는 한쌍의 평행직벽(29,30) 및 한쌍의 평행직벽(31,32)으로 각각 획정되고 각 공동의 종축은 축방향(Y-Y)에 대해 임의의 각도로 경사졌기 때문에, 스크류에 의해 발생된 스퀴징력과 다른 부가적인 힘에 의해 압출방향(Z)에서 공동(23,24)를 채우는 재료는 재료로서 실질적으로 고정자(21)과 외전자(22) 사이에서 전단된다. 벽(29,30)은 고정자(21)과 회전자(22)의 원주방향에 대해 평행이기 때문에, 압출방향에 반대 방향으로는 재료에 작용하는 어떠한 힘도 발생하지 않으므로, 재료는 공동(23,24)내에서 결코 정체하지 않는다. 그러므로, 재료는 스크류 즉 압출부재에 의해 발생된 스퀴징 압력의 회전자(22)에 의해 발생된 압력의 합성작용에 의해 고정자(21)을 통해서 앞으로 밀려가고, 공동(23,24)에서 재료가 정체되는 것이 방지된다. 따라서 재료를 바꾸는 작업은 짧은 시간동안에 완결될 수 있고 재료를 바꾸는데 있어서 재료의 손실이 감소된다. 더구나, 회전자(22)의 회전은 고정자(21)을 통한 재료의 유동에 대한 저항을 감소시키고, 고정자(21) 내에서 재료의 정체를 효과적으로 방지하며, 고정자(21)에 있어서 압력강하를 감소시킨다. 결론적으로, 압출효율은 개선되고, 압출율은 증가되고 생산성은 향상된다. 게다가, 고정자(21)을 통한 재료의 유동에 대한 저항이 감소되기 때문에, 재료의 열방생이 완화되어서, 열에 민감한 재료의 혼합을 만족스럽게 할 수 있다. 고무에 사용하는 상은 공급형(cold-feed type) 공동이송 혼합압출기, 즉 본 발명에 따른 제2실시예는 제15도 내지 20도를 참조하여 다음에 기술될 것이다.

제15도에 있어서, 압축장치(41)와 압출방향(Z)에 대하여 압출장치(41)에 따라서 배설된 혼합장치(42)가 도시되어 있다. 압출장치(41)는 공급구(43)이 마련된 배럴(44), 배럴(44)을 통해서 동축으로 연장된 스크류(45)로 구성되어 있다. 스크류(45)는 종래의 스크류보다 길이가 더 짧은 깊은 홈(deep-groove)형이다. 스크류는 도시되지 않은 전동기에 의해 회전된다.

제15도에 도시된 것처럼, 혼합장치(42)는 고정자 집합체(46) 또는 하우징과 하우징(48)에 꼭맞는 고정자(49), 고정자(49)를 통해서 동축으로 연장된 회전자(47)로 구성되어 있다. 회전자(47)는 스크류(45) 속으로 그것의 나사부를 돌려서 스크류(45)의 전단부에 분리될 수 있도록 결합되어 있다.

제18도에 도시된 것처럼, 원주방향(X-X)에 따라 나란히 배열된 다수의 공동(50)으로 구성되며 축방향(Y-Y)에 따라 배열된 공동행(52)으로 이루어진 공동군(54)과 원주방향(X-X)에 따라 나란히 배열된 다수의 공동(51)으로 구성되며 축방향(Y-Y)에 따라 배열된 공동행(53)으로 이루어진 공동군(55)은 고정자(49)의 내주와 회전자(47)의 외주에 각각 형성된다. 공동군(54,55)의 각각의 공동(50,51)은 매우 작은 간격으로 배열되어 있으므로 공동은 조밀하게 분포되어 있다. 공동군(54,55)의 계속되는 공동행(52,53)에 속한 각각의 공동(50,51)은 공동군(54,55)이 상대적으로 회전하는 각각의 방향에 있어서, 즉 인접하는 바로전에 있는 공동행(52,53)의 각각의 인접하는 공동(50,51)에 대하여, 고정자(49)의 공동군(54)에 대한 회전자(47)의 회전하는 방향(R)의 반대방향과 회전자(47)의 공동군(55)에 대한 회전자(47)의 회전하는 방향(R)으로 원주방향에 따라 거리(㏓)만큼 각각 편이되어 있다. 그러므로 공동(50,51)은 바로 전의 공동행의 인접공동(50,51)에 관하여 인접 공동행(52,53)은 각각의 공동(50,51)이 편이되어 조밀하게 분포된다. 공동(50,51)의 상대적인 분포, 공동의 형태, 그리고 공동(50,51)의 중축이 경사진 것등은 제1실시예의 것과 같다.

제19도에 도시된 것처럼, 환상제한부재(58)은 회전자(47)의 뒷부분에 분리가능하게 결합되어 있고, 회전자(47)와 스크류(45) 사이에 고정 부착되어 있다.

제한부재(58)은 스크류(45)와 회전자(47)의 것보다 더 큰 외경을 가지고 있어서, 압출장치(41)과 혼합장치(42)는 제한부재(58)로 구분되어 있다.

제20도는 본 발명에 따른 또다른 제한부재를 도시하고 있다. 이 제한부재(58)는 그것의 원주에 규칙적인 간격으로 형성된 축홈(axial grooves)(59)이 마련되어서 압출장치(41)로부터 혼합장치(42) 속으로 제한부재(58)를 횡단하여 재료가 통과하는 것을 촉진하다. 그러므로 이 제한부재는 특히 고무와 같은 고점성재료를 압출하고 혼합하는데 있어서 재료가 연소하는 것을 방지하는데 효과적이다.

본 발명에 따른 제3실시예인 상온공급형 공동이송 혼합압출기는 제21도와 제22도를 참조하여 다음에 기술될 것이다. 제3실시예의 구성은 고정자(46)와 회전자(47)의 각각의 공동(50,51)이 제2실시예와 다르다는 것을 제외하고는 제2실시예의 것과 실질적으로 같다. 따라서 제3실시예는 오직 공동(50,51)의 분포와 형태에 의하여 기술될 것이다.

공동(50,51)은 같은 타원형 형태를 갖고 있다. 공동(50,51)은 직사각형 구역(61,62)와, 직사각형 구역(61,62)의 대향축 단부에 각각 결합된 한쌍의 반원형 구역(63)과 한쌍의 반원형 구역(64)으로 구성되어 있다. 회전자(47)의 공동(51)만이 축방향(Y-Y)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진종축을 갖고 있다. 공동행(52)중의 하나인 공동(50)의 중심과 인접공동행(52)에 속한 인접공동(50)의 중심간의 원주거리(㏓')는 같은 공동행(52)에 속한 공동들의 각각의 중심간의 원주거리의 반이되도록 고정자(46)의 공동(50)이 배열되어 있다. 거리(㏓')는 공동행(53)의 하나인 공동(51)의 중심과 인접 공동행(53)에 속한 인접공동(51)의 중심간의 원주거리(㏓)보다 상당히 크다. 고정자(46)의 공동(50)만이 회전자(47)의 공동(51) 대신에 축방향(Y-Y)에 대하여 경사져 있고, 공동(50,51)은 타원형 공동이다.

본 발명에 따른 상온공급형 공동이송 혼합압출기의 성능은 실험적으로 확증되었다. 상온공급형 공동이송 혼합압출기는 L/D 비가 8인 스크류, 3개의 공동행이 마련된 고정자, 3개의 공동행이 마련된 회전자를 갖추고 있다. 청색 천연고무 화합물 리본(ribbon)과 노란색 천연고무 화합물 리본(무늬(Mooney)점성도 MLH₄: 100℃에서 60)을 상온공급형 공동이송 혼합압출기의 실험적 혼합압출에 적용시켰다. 이 실험작동 결과는 스크류와 회전자의 회전수에 따른 압출온도와 압출량의 변화를 보여주는 제23도에 도시 되어 있다.

스크류와 회전자의 회전수는 80rpm일때, 압출량은 580㎏/hr이고 압출온도 즉 압출된 재료의 온도는 93℃이라는 것이 알려졌다. 온도분포에 있어서 작은 변화를 갖는 잘 혼합되고 반죽된 녹색 천연고무 화합물을 얻었다. 이 고무 화합물은 만족스럽게 혼합되었고, 압출온도는 낮은 수준으로 되어있고 회전자와 스크류의 회전속도에 관계없이 압출된 화합물에 있어서 온도변화량은 ±1℃만큼 작다. 본 발명에 따른 상온공급형 공동이송 혼합압출기의 성능은 종래의 상온공급형 공동이송 혼합압출기의 것보다 우수하다.

상온공급형 공동이송 혼합압출기를 제한부재(58)가 없이 작동시켰을 때에는, 약간의 기포가 압출된 고무 화합물내에 포함되어 있다. 그러므로, 본 발명에 따라서 공동이송 혼합압출기의 열발생은 혼합도와 생산성을 희생하지 않고 고점성 재료를 혼합하고 압출하는데 있어서도 감소될 수 있고, 압출온도에 대해 엄격한 제한을 요하는 재료도 고효율로 균일하고 만족스럽게 혼합되고 압출될 수 있다. 스크류와 회전자 간의 제한부재의 설비는 기포를 포함하고 있는 재료가 혼합장치 속으로 들어가는 것을 방지한다. 더구나 제한부재는 분리 가능하기 때문에, 스퀴징압력은 다수의 여분 제한부재중에서 적당한 제한부재를 선택적으로 사용해서 원하는 값으로 조정될 수 있다. 본 발명에 따른 제4실시예의 공동이송 혼합압출기는 제24도 내지 제31도를 참조하여 다음에 기술될 것이다.

제24도에는, 제1배럴구역(72)과 제2배럴구역(73)으로 구성된 배럴(71), 고정결합된 제1 및 제2배럴구역(72 및 73) 사이에 배설된 하우징(74), 하우징(74)에 대해 고정 부착된 고정자(75), 배럴(71)을 통해서 동축으로 회전 가능하게 연장된 스크류축(79)으로 이루어진 본 발명에 따른 제4실시예의 공동이송 혼합압출기가 도시되어 있다. 공급구(76)는 제1배럴구역(72)의 후단부에 형성되어 있다 ; 배출구(77)는 제2배럴구역(73)의 후단부 즉 하우징(74)에 인접한 임의의 위치에 형성되어 있다. 송급구(78)은 제2배럴구역(73)의 전단부에 형성되어 있다. 도시되지 않은 다이(die)는 제2배럴구역(73)의 전단부에 부착되어 있다. 스크류축(79)은 제1배럴구역(72)에 대응하는 제1스크류구역(80), 고정자(75)에 대응하는 회전자구역(81), 제2배럴구역(73)의 배출구(77)을 갖추고 있는 부분에 대응하는 제2스크류구역(82), 그리고 제2배럴구역(73)의 앞부분에 대응하는 미터링스크류구역(83)을 갖추고 있다.

혼합장치는 하우징(74), 고정자(75), 그리고 회전자구역(81)로 구성되어 있다. 제25도 내지 제27도에 도시된 것처럼, 고정자(75)는 그것의 내주에 제27도에 가장 잘 도시된 전개도에서 보는 바와같이 축방향(Y-Y)에 대해 어떤 각도로 연장된 종축을 각각 갖고 있는 공동(84)이 그것의 내주에 마련되어 있다.

제28도 내지 31도에 도시된 것처럼, 회전자구역(81)은 제30도에 가장 잘 도시된 전개도에서 보는 바와같이 축방향(Y-Y)에 대해 어떤 각도로 연장된 종축을 각각 갖고 있는 공동(85)이 그것이 외주에 마련되어 있다. 그러므로 공동(84,85)의 상대적인 원주이동은 재료가 전진하게 한다. 공동(84,85)은 서로 인접되어 형성되어 있으므로, 랜드(land)의 상부표면 즉 공동(84,85)으로 정의 되는 벽돌은 작은 폭으로 형성되어 재료의 유동에 대하여 회전자구역(81)의 외주와 고정자(75)의 저항에서 기인하는 압력손실은 무시할 정도까지 감소되므로 재료의 유동에 대하여 고정자(75)와 회전자구역(81)의 저항에 기인하는 혼합장치에서 있어서 열발생이 감소된다.

공동이송 혼합압출기에 적용된 원료고무 화합물을 혼합하고 압출하는데 있어서, 공급구를 통해서 공급된 원료고무 화합물은 제1스크류구역(80)에 의해서 혼합기 속으로 밀려 들어가고, 그곳에서 원료고무 화합물은 고정자(75)와 회전자구역(81)의 각각의 공동(84,85) 사이에서 혼합되고, 균일하게 열을 받아서 가소화된다. 혼합된 고무 화합물이 제2스크류구역(82)에 의해서 밀려가는 동안에, 혼합된 고무에 포함된 수분과 휘발성 물질을 배출구(77)를 통해서 배출된다. 그 다음에 혼합된 탈기(脫氣) 고무 화합물은 보다 앞으로 밀려가게 되고나서, 혼합된 고무 화합물은 도시 되지 않은 미터링구역(83)을 통과한후에 다이를 통해서 압출된다.

고정자(75)와 회전자구역(81)의 각각의 공동(84,85)은 축방향(Y-Y)에 대해 임의의 각도로 경사된 그것들의 종축을 갖도록 배열되었기 때문에, 재료는 스크류축(79)가 회전됨에 따라 공동(84,85)의 랜드에 의해 앞으로 밀리게 된다. 따라서, 혼합장치에 있어서 온도의 증가와 압력손실이 감소된다. 결론적으로, 스크류축(79)은 고무 화합물과 같이 스코칭(scorching)을 방지하기 위해 어떤 수준이하의 공정온도를 요하는 재료를 혼합하고 압출하는데 있어서도 공동이송 혼합압출기의 생산성이 향상되도록 고회전속도로 회전될 수 있다. 더우기, 형태와 배열에 있어서 앞서의 실시예의 것과 같은 공동(84,85)이 재료를 추진하기 때문에, 본 발명의 공동이송 혼합압출기는 반원형 공동을 채택하고 있는 종래의 공동이송 혼합장치와 비교할 때에 재료를 변화시키는데 보다 적은 시간을 요한다.

공동이송 혼합압출기에서 플라스틱을 혼합하고 압출하는데 있어서, 플라스틱의 용융과 가소화가 제1스크류구역(80)의 전단작용에 의해 가속되기 위해서 제1스크류구역(80)에 압축장치를 설치하는 것이 바람직하다.

고무를 혼합하고 압출하는 데 있어서, 깊은 홈의 스크류와 혼합장치를 복합해서 사용하는 것은 현저하게 압출율을 향상시키는데 반하여, 고무 화합물의 몇몇 종류에는 기포가 혼합된 고무 화합물내에 형성될 수 있다. 그러나, 혼합된 고무 화합물이 제2스크류구역에 의해 전진되는 동안에 기포가 배출구를 통해서 배출되기 때문에, 깊은 홈의 스크류가 제1스크류구역으로서 채택되었음에도 불구하고 본 발명 공동이송 혼합압출기는 균일한 온도와 만족스럽게 혼합된 고무 화합물을 압출할 수 있다.

평행사변형이 공동이 가장 소망스러울지라도, 공동은 반원형공동 또는 장원형 공동 일수도 있다.

이상에서 본 발명이 특정한 실시예에 대하여만 기술되었으나 본 발명에 있어서 많은 변용이 본 발명의 범위와 정신에 벗어나지 않고서도 가능하는 것이 이해될 것이다.

Claims (3)

1. 뒷부분에 공급구가 설치된 배럴과 배럴을 통해서 동축으로 회전가능하게 연장된 스크류축으로 구성된 압출장치와, 하우징과 하우징내에 고정부착되며 양단부를 제외하고 내주에 공동의 원주상 공동행을 포함하고 있는 제1공동군이 마련된 고정자와 동축으로 회전가능하게 고정자를 통하여 연장되고 스크류축의 전방 단부에 동축으로 결합되며, 양단부를 제외하고 외주에 공동의 원주상 공동행을 포함하고 있는 제2공동군이 설치된 회전자로 이루어진 혼합장치로 구성되어 있는 공동이송 혼합압출기에 있어서, 한 평면으로 전개되었을 때 제1 및 제2공동군의 각각의 공동이 축방향에 대해 수직으로 연장된 한쌍의 대향하는 평행직벽과 축방향에 대해 임의의 각도로 경사진 한쌍의 대향하는 평행직벽에 의해 확정된 평생사변형 모양을 각각 갖고 있고, 제1공동군에 속한 공동의 종축과 제2공동군에 속한 공동의 종축이 축방향에 대하여 대향방행으로 경사져있고, 제1공동군의 공동행과 제2공동군의 공동행이 축피치가 같고, 제1공동군의 공동행은 제2공동군의 공동행에 관하여 축피치의 반대 대응하는 거리만큼 축방향으로 편이되어 제1공동군에 속한 각각의 공동행의 각각의 공동이 제2공동군의 인접공동행의 인접공동에 겹치는 것을 특징으로 하는 공동이송 혼합압출기.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전자는 스크류축에 분리 가능하게 결합되어 있고, 압출장치와 혼합장치를 분리하기 위하여 외경이 스크류축 및 회전자의 것보다 더 큰 환상제한부재가 스크류축과 회전자의 접합부에 분리가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공동이송 혼합압출기.
3. 제1항에 있어서, 뒷부분에 배출구를 갖고 있는 부가적인 배럴이 하우징의 전방단부에 결합되어 배출구가 혼합장치에 가깝게 배설되어 있고, 압출스크류구역과 미터링스크류구역을 갖고 있는 스크류축은 부가적인 배럴의 배출구를 갖고 있는 부분내에서 압출스크류구역이 연장되어 있으면서 회전자의 전방단부에 동축으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 공동이송 혼합압출기.

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