KR100843609B1 - Incompatible high molecule resin extruding machine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비상용성 고분자수지 압출장치에 관한 것이다. 이는 외부로부터 투입된 다성분 비상용성(incompatible) 고분자 재료들을 혼합 용융시키되 용융물 내의 비연속상을 신장시킴과 아울러 용융물의 흐름방향과 나란한 방향으로 배향시켜 압출하는 것으로서, 배럴과; 상기 배럴을 가열하는 가열수단과; 상기 배럴의 내부공간에 설치되며 고분자재료를 상기 압출구측으로 이동시키되 그 피치에 있어서 압출구측 피치가 호퍼측 피치보다 크게 이루어진 플라이트를 갖는 압출스크류와; 상기 압출스크류의 샤프트 외주면에 고정되되 배럴의 내주면으로부터 일정간격 이격되며 상기 압출구 측으로 이동하는 용융물내의 비연속상을 샤프트의 원주방향으로 가압 이동시키며 막대형태로 신장시킴과 아울러 상기 샤프트의 길이방향과 나란하게 배향시키는 하나 이상의 배향유도체가 구비된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an incompatible polymer resin extrusion apparatus. This is to mix and melt multicomponent incompatible polymer materials introduced from the outside, to extend the discontinuous phase in the melt, and to orient the extrusion in the direction parallel to the flow direction of the melt, the barrel; Heating means for heating the barrel; An extrusion screw installed in the inner space of the barrel, the extrusion screw having a flight in which a polymer material is moved toward the extrusion hole side, the pitch of the extrusion hole side being larger than the pitch of the hopper side; It is fixed to the shaft outer circumferential surface of the extruded screw, spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel by a pressure movement in the circumferential direction of the shaft in the circumferential direction of the shaft to extend in the form of a rod and parallel to the longitudinal direction of the shaft It characterized in that one or more orientation derivatives are provided to orientate.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 비상용성 고분자수지 압출장치는, 용융수지내의 비연속상의 형상을 요구에 맞추어 변형함은 물론 원하는 방향으로 배향시킬 수 있으므로, 압출된 제품내에 비연속상을 여러 겹으로 겹치게 분포시킬 수 있어 결국 차단능력이 좋은 압출제품을 생산할 수 있으며, 또한 배럴내에서의 용융수지의 이송속도를 증가시켜 용융수지가 필요 이상으로 가열 변형되지 않도록 할 수 있다.The incompatible polymer resin extrusion apparatus of the present invention as described above is capable of deforming the shape of the discontinuous phase in the molten resin to be oriented in a desired direction as well as distributing the discontinuous phases in multiple layers in the extruded product. It is possible to produce an extruded product with good barrier ability, and also to increase the conveying speed of the molten resin in the barrel so that the molten resin is not deformed more than necessary.

Description

비상용성 고분자수지 압출장치{Incompatible high molecule resin extruding machine}Incompatible high molecular resin extruding machine

도 1은 종래의 고분자수지 압출장치를 부분적으로 도시한 구성도이다.1 is a block diagram partially showing a conventional polymer resin extrusion apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비상용성 고분자수지 압출장치의 구성을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.2 is a view showing for explaining the configuration of the incompatible polymer resin extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 상기 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2.

도 4는 상기 도 3에 도시한 배향유도체의 작동원리를 설명하기 위하여 도시한 부분 확대 단면도이다.4 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the operation principle of the alignment guide shown in FIG. 3.

도 5는 상기 도 3에 도시한 압출장치의 일부분을 발췌하여 도시한 도면이다.5 is a view showing an extract of a part of the extrusion apparatus shown in FIG.

도 6은 상기 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.

도 7은 상기 도 1에 도시한 압출장치로, HDPE/EVOH에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.FIG. 7 is an image of an extruder shown in FIG. 1, in which an electron microscope is used to photograph some tissues of a product manufactured by extruding a molten resin in which HDPE / EVOH is mixed with HDPE-MAH as a compatibilizer.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출장치로, HDPE/EVOH에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.8 is an image of an extruder according to an embodiment of the present invention, in which an image of a part of a product manufactured by extruding a molten resin in which HDPE / EVOH is mixed with HDPE-MAH as a compatibilizer is taken by electron microscope.

도 9는 상기 도 1에 도시한 압출장치로, HDPE/PA에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.FIG. 9 is an image of an extruder shown in FIG. 1, in which an electron microscope photographs a part of a structure of a product manufactured by extruding a molten resin in which HDPE / PA is mixed with HDPE-MAH as a compatibilizer.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출장치로, HDPE/PA에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.FIG. 10 is an image of an extruder according to an embodiment of the present invention, in which an electron microscope photographs a part of a structure of a product manufactured by extruding a molten resin mixed with HDPE / MAH as a compatibilizer.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11:압출장치 13:배럴11: Extruder 13: Barrel

13a:압출구 15:히터13a: Extrusion port 15: Heater

17:호퍼 21:압출스크류17: Hopper 21: extrusion screw

21a:샤프트 21b:플라이트(flight)21a: shaft 21b: flight

21c:믹싱엘리먼트 21d,21e:홈21c: mixing element 21d, 21e: home

23:내부공간 41:압출장치23: internal space 41: extrusion device

43:압출스크류 43a:샤프트43: Extrusion screw 43a: Shaft

43b:플라이트 43c:가압면43b: flight 43c: pressure side

45:배향유도체 47:신장믹서45: orientation derivative 47: height mixer

47a:홈 47a: home

A:공급부 B:압출부A: Supply part B: Extrusion part

C:계량부 D:비연속상C: Weighing Part D: Discontinuous Phase

M:연속상 Z:비상용성고분자수지M: Continuous Phase Z: Emergency Polymer Resin

본 발명은 비상용성 고분자수지 압출장치에 관한 것이다.The present invention relates to an incompatible polymer resin extrusion apparatus.

압출가공은 예컨대 알루미늄이나 마그네슘과 같은 연질금속 또는 각종 열가소성 수지(성형원료)를 배럴의 내부에서 용융시키며 압출구측으로 밀어냄으로써, 해당 성형원료가 압출구 구멍형상의 단면을 가지도록 하여 각종 단면의 봉이나 파이프등을 제작하는 가공방법이다.Extrusion processing is performed by melting a soft metal such as aluminum or magnesium or various thermoplastic resins (molding raw materials) in the barrel and pushing them to the extrusion opening, so that the molding raw materials have cross-sections of the extrusion holes, so that the rods of various cross-sections are formed. It is a processing method to make a pipe or a pipe.

상기 압출가공을 위한 압출장치에는 매우 다양한 종류가 있으며, 이를테면 성형원료를 가압 이송시키기 위해 길이방향으로 길게 연장된 원통형 배럴과, 상기 배럴의 내부에서 축회전하며 주위의 성형원료를 이송시키는 압출스크류를 갖는 것도 있다.Extrusion apparatus for the extrusion processing is very various types, for example, a cylindrical barrel extending in the longitudinal direction in order to pressurized conveying the molding material, and the extrusion screw for rotating the inside of the barrel and conveying the molding material around Some have.

한편, (수지를 성형원료로 사용하는) 압출시 성형원료로 한가지 열가소성 수지만 사용할 수 도 있으나 대부분의 경우 여러 종류의 열가소성수지를 함께 사용하여 각각의 수지가 갖는 물리 화학적인 특징을 최대화하게 함으로써 제품의 품질 향상을 꾀한다. On the other hand, only one thermoplastic resin may be used as a molding material for extrusion (which is used as a molding material), but in many cases, various kinds of thermoplastic resins may be used together to maximize the physical and chemical characteristics of each resin. To improve the quality of.

압출장치에 투입되는 열가소성 수지들의 비율이나 조합은 목적하는 제품의 종류나 물성에 따라 달라짐은 물론이다. 또한 수지들은 압출장치내에서 용융된 상태로 서로간에 화학반응을 할 수 도 있고 단지 혼합된 상태를 유지할 수 도 있다. The ratio or combination of thermoplastic resins to the extrusion device is of course dependent on the type or physical properties of the desired product. The resins can also chemically react with each other in a molten state in the extrusion apparatus or can only remain mixed.

특히 다성분계 고분자 수지의 용융 혼합에 있어서, 각 구성 성분끼리의 혼합정도 및 계면 접착력이 좋지 않을 경우 압출된 제품의 기계적 물성이 매우 불량하 다. 따라서 종래에 사용되던 다성분 비상용성(incompatible) 고분자수지용 압출장치는, 상분리 된 수지원료간의 고른 혼합 및 계면면적의 최대화에 목표를 두고 개발되어 왔다.Particularly in melt mixing of multicomponent polymer resins, the mechanical properties of the extruded products are very poor when the mixing degree and interfacial adhesion between the components are not good. Accordingly, the extrusion apparatus for multicomponent incompatible polymer resins, which has been conventionally used, has been developed with the aim of maximizing even mixing and interfacial area between phase separated water support materials.

보통, 용융된 상태의 다성분계 고분자수지내에는 연속상과 비연속상이 존재한다. 연속상은 용융된 상태의 고분자수지내에 단절되지 않고 연속적으로 분포하는 상태의 고분자수지이며, 비연속상은 상기 연속상 내에 (불규칙한 크기 및 형상으로) 단절된 상태로 분포하는 고분자수지이다.Usually, a continuous phase and a discontinuous phase exist in the molten state of the multicomponent polymer resin. The continuous phase is a polymer resin in a continuous state without being disconnected in the molten polymer resin, and the discontinuous phase is a polymer resin in a state of being disconnected (with an irregular size and shape) in the continuous phase.

도 1은 종래의 고분자수지 압출장치를 부분적으로 도시한 구성도이다.1 is a block diagram partially showing a conventional polymer resin extrusion apparatus.

도시한 바와같이, 종래의 고분자수지 압출장치(11)는, 원통형 내부공간(23)을 제공하며 그 일측에는 호퍼(17)가 구비되고 반대측 단부에는 압출구(13a)가 마련되어 있는 배럴(13)과, 상기 배럴(13)의 내부에 축회전 가능하게 설치되는 압출스크류(21)를 구비한다. 또한 상기 배럴(13)에는 배럴(13) 내부의 고분자수지를 용융시킬 히터(15)가 구비되어 있다. As shown in the drawing, the conventional polymer resin extrusion device 11 provides a cylindrical inner space 23, and a barrel 13 having a hopper 17 at one side thereof and an extrusion hole 13a at an opposite end thereof. And an extrusion screw 21 installed in the barrel 13 so as to be axially rotatable. In addition, the barrel 13 is provided with a heater 15 for melting the polymer resin inside the barrel 13.

상기 압출스크류(21)는, 그 선단부가 압출구(13a)측으로 연장되어 압출구(13a)에 근접하고 외부동력을 전달받아 축회전하는 샤프트(21a)와, 상기 샤프트(21a)의 외주면을 나선형으로 감아돌며 배럴(13)의 내주면으로부터 일정간극 이격되는 플라이트(21b)와, 상기 샤프트(21a)의 소정 부위에 장착되는 믹싱엘리먼트(21c)로 이루어진다.The extruded screw 21 has a shaft 21a whose end portion extends toward the extrusion port 13a, is close to the extrusion port 13a, and is rotated by external force, and the outer peripheral surface of the shaft 21a is spiraled. It consists of a flight 21b which is wound around and spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel 13 by a predetermined gap, and a mixing element 21c mounted to a predetermined portion of the shaft 21a.

상기 플라이트(21b)는 샤프트(21a)의 길이방향으로 일정한 피치를 가지며 샤프트(21a)가 축회전 할 때 내부공간(23)의 고분자수지를 압출구(13a)측으로 일정 속도로 이송시킨다. The flight 21b has a constant pitch in the longitudinal direction of the shaft 21a and transfers the polymer resin in the inner space 23 to the extrusion port 13a at a constant speed when the shaft 21a is axially rotated.

또한 상기 믹싱엘리먼트(21c)는 히터(15)에 의해 용융된 상태로 이송되는 고분자수지내의 비연속상을 연속상 내에 균질하게 분포시키는 역할을 한다. 상기 믹싱엘리먼트(21c)는 샤프트(21a)를 그 내부로 통과시키는 링 형태의 부재로서 외주면에 다수의 홈(21d,21e)을 갖는다. In addition, the mixing element 21c serves to homogeneously distribute the discontinuous phase in the polymer resin transferred in the molten state by the heater 15 in the continuous phase. The mixing element 21c is a ring-shaped member that passes the shaft 21a therein and has a plurality of grooves 21d and 21e on its outer circumferential surface.

상기 홈(21d,21e) 중 한쪽 홈(21d)은 호퍼(17)측으로 개방되어 있고, 다른 홈(21e)은 압출구(13a)측으로 개방되어 있다. 따라서 상기 압출구(13a)를 향해 이송되는 용융 수지는 믹싱엘리먼트(21c)의 (호퍼측으로 개방된) 홈(21d)에 먼저 유입한 후, 믹싱엘리먼트(21)의 계속적인 회전에 의해, 믹싱엘리먼트(21)의 외주면과 배럴(13) 내주면의 틈새를 통과해 다른 홈(21e)으로 이동하고 믹싱엘리먼트(21)를 벗어나 압출구(13a)를 향한다.One groove 21d of the grooves 21d and 21e is open to the hopper 17 side, and the other groove 21e is open to the extrusion port 13a side. Therefore, the molten resin conveyed toward the extrusion port 13a first flows into the groove 21d (opened to the hopper side) of the mixing element 21c, and then, by the continuous rotation of the mixing element 21, the mixing element It passes through the clearance gap between the outer peripheral surface of 21 and the inner peripheral surface of the barrel 13, and moves to another groove 21e, and exits the mixing element 21 to face the extrusion port 13a.

결국 상기 압출스크류(21)에 의해 이송되던 용융수지내의 비연속상 물질은, 상기 믹싱엘리먼트(21)를 거치며 믹싱엘리먼트(21)의 회전에 의해 샤프트(21a)의 원주방향으로 고르게 분배되어 연속상내에 고른 분포를 가지게 되고 그 상태로 압출된다.As a result, the discontinuous material in the molten resin conveyed by the extrusion screw 21 is evenly distributed in the circumferential direction of the shaft 21a by the rotation of the mixing element 21 through the mixing element 21 and in the continuous phase. It has an even distribution and is extruded as it is.

그러나 상기한 종래의 고분자수지 압출장치는, 연속상내에 비연속상을 고른 밀도로 분포시킬 수 는 있었지만, 어떤 특수한 목적을 위해 연속상 내의 비연속상의 크기나 형상 등을 조절 할 수 있는 능력을 가지지는 못하였다.However, although the conventional polymer resin extrusion apparatus can distribute the discontinuous phase in the continuous phase with an even density, it does not have the ability to control the size and shape of the discontinuous phase in the continuous phase for any special purpose. It was.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 용융수지내의 비연속 상의 형상을 요구에 맞추어 변형함은 물론 원하는 방향으로 배향시킬 수 있으므로, 압출된 제품내에 비연속상을 여러 겹으로 겹치게 분포시킬 수 있어 결국 차단능력이 좋은 압출제품을 생산할 수 있으며, 또한 배럴내에서의 용융수지의 이송속도를 증가시켜 용융수지가 필요 이상으로 가열 변형되지 않도록 하는 비상용성 고분자수지 압출장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the shape of the discontinuous phase in the molten resin can be modified in accordance with the requirements as well as oriented in the desired direction, so that the discontinuous phase in the extruded product can be distributed in multiple layers. Eventually, an object of the present invention is to provide an incompatible polymer resin extrusion apparatus capable of producing an extruded product having good barrier ability, and also increasing the conveying speed of the molten resin in the barrel so that the molten resin is not deformed more than necessary.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부로부터 투입된 다성분 비상용성(incompatible) 고분자 재료들을 혼합 용융시키되 용융물 내의 비연속상을 신장시킴과 아울러 용융물의 흐름방향과 나란한 방향으로 배향시켜 압출하는 것으로서, 원통형 내부공간을 제공하고 그 일측에는 상기 고분자 재료들을 받아들이는 호퍼가 구비되며 상기 호퍼의 반대측 단부에는 압출구가 마련되어 있는 배럴과; 상기 배럴을 가열하는 가열수단과; 상기 배럴의 내부공간에 설치되며 외부로부터 동력을 전달받아 축회전하는 샤프트와, 상기 샤프트의 외주면에 나선형으로 구비되며 샤프트의 축회전시 샤프트 주위의 고분자재료를 상기 압출구측으로 이동시키되 그 피치에 있어서 압출구측 피치가 호퍼측 피치보다 크게 이루어진 플라이트를 갖는 압출스크류와; 상기 압출스크류의 샤프트 외주면에 고정되되 배럴의 내주면으로부터 일정간격 이격되며 상기 압출구 측으로 이동하는 용융물내의 비연속상을 샤프트의 원주방향으로 가압 이동시키며 막대형태로 신장시킴과 아울러 상기 샤프트의 길이방향과 나란하게 배향시키는 하나 이상의 배향유도체를 포함하고, 상기 배향유도체와 압출구의 사이에는 배향유도체에 의해 신장되며 나란하게 배향된 용융물내의 비연속상을 연속상 내부에 균일하게 분포시키는 신장믹서가 더 구비되며, 상기 신장믹서는; 상기 샤프트의 외주면에 밀착 고정되는 원통형 부재로서, 그 외주면에는 비상용성고분자수지를 샤프트의 길이방향으로 통과시키며 연속상에 혼재되어 있는 비연속상을 샤프트의 주위로 고르게 분배할 수 있도록 폭이 일정하며 양단이 개방되고 샤프트의 길이방향으로 연장된 다수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, by mixing and melting the multi-component incompatible polymer materials introduced from the outside, while extending the discontinuous phase in the melt and extruding by oriented in the direction parallel to the flow direction of the melt, A barrel which provides an inner space and a hopper for receiving the polymer materials on one side thereof and an extrusion hole provided on an opposite end of the hopper; Heating means for heating the barrel; The shaft is installed in the inner space of the barrel and is axially rotated by receiving power from the outside, and is provided spirally on the outer circumferential surface of the shaft to move the polymer material around the shaft toward the extrusion hole during the shaft rotation of the shaft in the pitch An extrusion screw having a flight in which the extrusion hole side pitch is larger than the hopper side pitch; It is fixed to the shaft outer circumferential surface of the extruded screw, spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel by a pressure movement in the circumferential direction of the shaft in the circumferential direction of the shaft to extend in the form of a rod and parallel to the longitudinal direction of the shaft And an extension mixer for uniformly distributing discontinuous phases in the melt, which are elongated by the orientation guider and aligned side by side, between the orientation guider and the extruder, between the orientation guider and the extrusion hole. Kidney mixer; The cylindrical member is tightly fixed to the outer circumferential surface of the shaft, the outer circumferential surface is passed through the incompatible polymer resin in the longitudinal direction of the shaft, the width is constant and evenly distributed so that the discontinuous phase mixed in the continuous phase evenly around the shaft. It is characterized in that a plurality of grooves are formed that are open and extend in the longitudinal direction of the shaft.

또한, 상기 배향유도체의 비연속상을 가압 이동시키는 가압면은, 상기 압출스크류의 회전중심축과 나란하게 연장된 것을 특징으로 한다.In addition, the pressing surface for the pressure movement of the discontinuous phase of the orientation guide, characterized in that extending parallel to the axis of rotation of the extrusion screw.

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이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비상용성 고분자수지 압출장치의 구성을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 아울러 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.2 is a view showing for explaining the configuration of the incompatible polymer resin extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, the same reference numerals as the above reference indicates the same member having the same function.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 압출장치(41)는, 원통형 내부공간(23)을 제공하고 그 일측에 호퍼(17)를 구비하며 반대측 단부에는 압출구(13a)를 갖는 배럴(13)과, 상기 배럴(13)의 내부에 축회전 가능하게 설치되는 압출스크류(43)를 포함하여 구성된다. 상기 배럴(13)에는 성형원료를 용융시킬 발열수단인 히터(15)가 구비된다.As shown, the extrusion device 41 according to the present embodiment, provides a cylindrical inner space 23, having a hopper 17 on one side thereof and a barrel 13 having an extrusion hole 13a on the opposite end thereof. And, it is configured to include an extrusion screw 43 is installed to be rotatable in the interior of the barrel (13). The barrel 13 is provided with a heater 15 which is a heating means for melting the molding raw material.

상기 압출스크류(43)는 외부로부터 회전토오크를 전달받아 축회전하는 샤프트(43a)와, 상기 샤프트(43a)의 외주면에 고정되며 샤프트(43a)의 길이방향을 따라 나선형으로 연장되는 플라이트(43b)와, 상기 샤프트(43a)의 외주면에 고정되되 샤프트의 회전중심축과 나란한 배향유도체(45)와, 상기 배향유도체(45)와 압출구(13a)의 사이에 위치하는 신장믹서(47)를 포함한다.The extruded screw 43 receives a rotational torque from the outside, and the shaft 43a rotates axially and is fixed to an outer circumferential surface of the shaft 43a and spirally extends along the longitudinal direction of the shaft 43a. And an orientation derivative 45 fixed to the outer circumferential surface of the shaft 43a and parallel to the central axis of rotation of the shaft, and an expansion mixer 47 positioned between the orientation guide 45 and the extrusion port 13a. do.

상기 압출스크류(43)는 공급부(A)와 압출부(B) 및 계량부(C)로 구획할 수 있다. 상기 공급부(A)는 호퍼(17)를 통해 내부공간(23)에 투입된 성형원료의 이송이 시작되는 부위이다. 상기 공급부(A)에 의해 이송되는 성형원료는 히터(15)의 동작에 의해 이송과 동시에 용융이 시작된다. 또한 상기 공급부(A)에서의 샤프트(43a) 직경은 압출부(B) 및 계량부(C)에서의 샤프트 직경보다 작다.The extruded screw 43 may be divided into a supply part (A), an extrusion part (B) and a metering part (C). The supply part (A) is a portion where the transfer of the molding material introduced into the inner space 23 through the hopper 17 starts. The molding raw material conveyed by the supply part A is melted at the same time as the conveying by the operation of the heater (15). In addition, the diameter of the shaft 43a in the said supply part A is smaller than the shaft diameter in the extrusion part B and the metering part C. As shown in FIG.

상기 압출부(B)는 성형원료를 이송과 동시에 압축하는 구역이다. 이를 위해 상기 압출부(B)에 해당하는 샤프트(43a)의 외주면은 압출구(13a)측으로 갈수록 증가하여 테이퍼진 형태를 취한다. The extruded portion (B) is a zone for compressing the molding raw material at the same time. To this end, the outer circumferential surface of the shaft 43a corresponding to the extruded portion B increases toward the extrusion hole 13a and takes a tapered form.

상기 공급부(A)로부터 넘어온 성형원료는 압출부(B)를 통과하며 점차 압축됨과 아울러 히터(15)의 계속적인 동작에 의해 용융이 거의 완료되어, 압출부(B)를 통과하는 성형원료의 내부에는 상기한 연속상과 비연속상이 혼재된다. 상기 공급부(A)의 길이는 압출스크류(43)에서의 플라이트(43b) 지름의 4배 내지 8배 정도이다.The molding material passed from the supply part (A) is gradually compressed while passing through the extrusion part (B), and is almost completely melted by the continuous operation of the heater (15), so that the interior of the molding material passes through the extrusion part (B). The above-mentioned continuous phase and discontinuous phase are mixed. The length of the supply portion A is about 4 to 8 times the diameter of the flight 43b in the extrusion screw 43.

상기 압출부(B)를 통과한 용융수지는 계량부(C)를 거쳐 압출구(13a)로 나간다. 상기 계량부(C)는 용융수지내의 비연속상을 연속상 내에 균등하게 분포시키는 역할을 한다. 이와같이 비연속상을 연속상내에 균일하게 분포시키기 위하여 계량부(C)에는 신장믹서(47)가 구비된다. 상기 계량부(C)의 길이는 플라이트 지름의 3배 내지 10배 정도가 바람직하다.The molten resin having passed through the extruded portion B goes out through the metered portion C to the extruded opening 13a. The metering unit (C) serves to distribute the discontinuous phase in the molten resin evenly in the continuous phase. In this way, in order to distribute the discontinuous phase uniformly in the continuous phase, the elongation mixer 47 is provided in the metering section C. The length of the metering portion (C) is preferably about 3 to 10 times the diameter of the flight.

상기 계량부(C)에서의 샤프트(43a)는 용융과정을 통해 일정 크기 이하로 줄어든 용융수지만 이송시킬 수 있도록 공급부(A) 및 압출부(B) 보다 상대적으로 큰 직경을 갖는다. 이러한 계량부(C)의 길이는 플라이트(43b) 지름의 3배 내지 10배 정도면 충분하다.The shaft 43a in the metering part C has a relatively larger diameter than the supply part A and the extruded part B so as to transfer only the molten resin reduced to a predetermined size or less through the melting process. It is sufficient that the length of the metering section C is about 3 to 10 times the diameter of the flight 43b.

특히 상기 계량부(C)는 압출구(13a)와 근접하므로 계량부(C)를 통과한 용융수지는 (내부 조직이 어떻게 구성되어 있던 간에) 그대로 압출구(13c)를 통해서 압출되어 제품화된다. 즉 상기 계량부(C)를 통과한 용융수지내의 연속상과 비연속상의 혼합패턴이 제품에 그대로 반영되는 것이다.In particular, since the metering section (C) is close to the extrusion port (13a), the molten resin that has passed through the metering section (C) is extruded through the extrusion port (13c) as it is (however the internal structure is configured) and is commercialized. In other words, the mixed pattern of the continuous phase and the discontinuous phase in the molten resin having passed through the metering unit C is reflected in the product.

이는 압출된 제품의 조직내에서, 비연속상이 소정 배향 패턴을 가지고 또한 제품의 전체 부분에서 균일한 분포를 가져야 한다면, 계량부(C)를 통과하는 용융수지내의 비연속상을 연속상내에서 원하는 배향 패턴으로 미리 조절함과 아울러 고르게 분포시키는 작업을 선행해야 함을 의미한다. 이러한 작업을 위한 것이 배향유도체(45)와 신장믹서(47)이다. This means that, in the tissue of the extruded product, if the discontinuous phase has a predetermined orientation pattern and must have a uniform distribution in the entire part of the product, the discontinuous phase in the molten resin passing through the metering section (C) is desired in the continuous phase. This means that the pre-adjustment and even distribution must be preceded. For this operation are the orientation derivative 45 and the extension mixer 47.

상기 압출스크류(43)의 총 길이는 플라이트(43b) 지름의 20배 내지 30배 이면 충분하다.It is sufficient that the total length of the extruded screw 43 is 20 to 30 times the diameter of the flight 43b.

한편, 상기 샤프트(43a)를 감싸며 나선형으로 연장되는 플라이트(43b)는 그 피치길이(p1,p2)가 샤프트(43a)의 길이방향에 따라 다르다. 즉 플라이트(43b)의 피치길이가 호퍼측으로 갈수록 작아지고 압출구(13b)측으로 갈수록 커지는 것이다. On the other hand, the flight length 43b that surrounds the shaft 43a and extends helically has a pitch length p1 and p2 depending on the longitudinal direction of the shaft 43a. That is, the pitch length of the flight 43b becomes smaller toward the hopper side, and becomes larger toward the extrusion port 13b side.

따라서 호퍼(17)를 통해 투입된 성형원료가 용융을 시작하는 단계에서는 서서히 이동하고 압출부(B)에 진입하면서부터는 가속되어 압출부(B)를 상대적으로 빠 른 속도로 통과하여 계량부(C)로 들어간다. 계량부(C)에 진입한 용융수지는 플라이트(43b)의 가압 이송력에 의해 이송되며 신장믹서(47)를 통과해 압출구(13a)로 빠져나간다.Therefore, the molding material introduced through the hopper 17 is gradually moved in the step of starting melting and accelerated from entering the extruded part B to pass through the extruded part B at a relatively fast speed so that the metering part C Enter The molten resin entering the metering section C is conveyed by the pressure feed force of the flight 43b, and passes through the expansion mixer 47 to exit the extrusion port 13a.

플라이트(43b)를 상기와 같이 형성한 것은, 용융수지의 유속을 가속시켜 배럴(13)을 통과하는 용융수지와 플라이트(43b)간의 접촉시간을 그만큼 줄임으로써 용융수지내의 비연속상이 플라이트에 의해 변형되는 것을 최소화 하고자 하는 것이다.The formation of the flight 43b as described above accelerates the flow rate of the molten resin and reduces the contact time between the molten resin passing through the barrel 13 and the flight 43b by that amount, so that the discontinuous phase in the molten resin is deformed by the flight. To minimize this.

상기 배향유도체(45)는 압출부(B)와 계량부(C)의 연접부위에 위치한다. 상기 배향유도체(45)는 샤프트(43a)의 회전중심축과 나란한 사각봉으로서 배럴(13)의 내주면으로부터 일정간격(0.1mm 내지 5mm) 이격되어 있다. 또한 상기 배향유도체(45)의 폭(도 3의 w)은 압출스크류에 있어서의 플라이트(43b) 지름의 0.01배 내지 0.5 배로 제작할 수 있다. The orientation guider 45 is located at the junction of the extrusion part B and the metering part C. The orientation guider 45 is a square bar parallel to the central axis of rotation of the shaft 43a and spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel 13 by a predetermined interval (0.1 mm to 5 mm). In addition, the width of the orientation guide 45 (w in Fig. 3) can be produced by 0.01 to 0.5 times the diameter of the flight 43b in the extrusion screw.

상기 배향유도체(45)와 배럴 내주면의 간격은 사용하는 용융수지의 종류 및 원하는 비연속상(도 4의 D)의 두께에 따라 달라진다. 상기 배향유도체(45)와 배럴 내주면의 간격이 좁아질수록 비연속상의 두께가 얇아짐은 물론이다.The distance between the alignment guide 45 and the barrel inner circumferential surface depends on the type of molten resin used and the thickness of the desired discontinuous phase (D in FIG. 4). As the distance between the alignment guide 45 and the barrel inner peripheral surface becomes narrower, the thickness of the discontinuous phase is, of course, thinner.

도 3은 상기 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2.

도면을 참조하면, 배럴(13)의 내부에 압출스크류(43)가 회전 가능하게 설치되어 있음을 알 수 있다. 상기 압출스크류(43)의 샤프트(43a) 외주면은 배럴(13)의 내주면으로부터 이격되어 그 사이로 용융수지를 통과시킬 수 있다. Referring to the drawings, it can be seen that the extrusion screw 43 is rotatably installed inside the barrel 13. The outer circumferential surface of the shaft 43a of the extruded screw 43 may be spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel 13 to pass the molten resin therebetween.

또한 상기 샤프트(43a)의 외주면에 두 개의 배향유도체(45)가 구비되어 있 다. 상기 배향유도체(45)는 샤프트(43a)의 외주면에 고정되되 샤프트(43a)의 회전중심축에 평행한 방향으로 연장되고 특히 배럴(13)의 내주면으로부터 일정 틈새만큼 벌어져 있다. 상기 배향유도체(45)는 압출스크류(43)의 축회전시 용융수지내에 분포하는 비연속상(도 4의 D)을 그 가압면(43c)으로 몰고 다니며 길쭉하게 신장함과 아울러 자신의 연장방향으로 배향시키는 역할을 한다.In addition, two alignment guides 45 are provided on the outer circumferential surface of the shaft 43a. The orientation guider 45 is fixed to the outer circumferential surface of the shaft 43a and extends in a direction parallel to the central axis of rotation of the shaft 43a, and is spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel 13 by a predetermined gap. The orientation guider 45 drives the discontinuous phase (D in FIG. 4) distributed in the molten resin during the axial rotation of the extruded screw 43 to the pressing surface 43c and elongates and extends in its extending direction. Serves to orient.

상기 배향유도체(45)의 개수나 사이즈는 실시예에 따라 얼마든지 변경 가능하다.The number and size of the alignment guide 45 can be changed as many as the embodiment.

도 4는 상기 도 3에 도시한 배향유도체의 작동원리를 설명하기 위하여 도시한 부분 확대 단면도이다.4 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating the operation principle of the alignment guide shown in FIG. 3.

기본적으로, 상기 배향유도체(45)는 그 가압면(43c)으로 비상용성고분자수지(Z)를 샤프트(43a)의 원주방향으로 몰고 다니며, 연속상(M)에 혼합되어 있는 비연속상(D)을 화살표 k 방향으로 가압하여 해당 비연속상(D)을 길쭉하게 신장시킨다. 이와같이 길이방향으로 신장된 비연속상(D)은 압출스크류(43)의 작용에 의해 (평행을 유지한 채) 신장믹서(47)측으로 계속적으로 이동함은 물론이다.Basically, the orientation guider 45 drives the incompatible polymer resin Z in the circumferential direction of the shaft 43a to its pressing surface 43c, and is mixed with the continuous phase M. Is pressed in the direction of the arrow k to elongate the discontinuous phase D. In this manner, the discontinuous phase D extended in the longitudinal direction continuously moves toward the expansion mixer 47 (while maintaining parallelism) by the action of the extrusion screw 43.

상기 배향유도체(45)와 배럴(13) 내주면 사이의 간극으로 들어갈 정도로 작게 용융되버린 비연속상은, 상기 가압면(43c)에 의해 밀리지 않고 간극으로 빠져, 신장되거나 나란하게 배향되지 않는다. 그러나 상기 간극을 통과할 정도로 작은 비연속상은 어차피 신장되더라도, 생산된 제품에서 원하는 기능을 발휘할 수 없으므로 신장되지 않아도 무방하다.The discontinuous phase that has been melted small enough to enter the gap between the alignment guide 45 and the inner circumferential surface of the barrel 13 is not pushed by the pressing surface 43c and falls into the gap without being stretched or aligned side by side. However, even if the discontinuous phase small enough to pass through the gap is stretched anyway, it may not be stretched because it cannot exhibit the desired function in the produced product.

도 5는 상기 도 3에 도시한 압출장치의 일부분을 발췌하여 확대 도시한 도면 이고, 도 6은 상기 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.5 is an enlarged view of a portion of the extrusion apparatus shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.

도면을 참조하면, 샤프트(43a)의 소정 위치에 신장믹서(47)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 또한 상기 신장믹서(47)의 외주면에는 다수의 홈(47a)이 형성되어 있다. 상기 홈(47a)은 비상용성고분자수지(Z)를 통과시키며 연속상(M)에 혼재되어 있는 비연속상(D)을 샤프트(43a)의 주위로 고르게 분배하는 역할을 한다.Referring to the drawings, it can be seen that the expansion mixer 47 is provided at a predetermined position of the shaft 43a. A plurality of grooves 47a are formed on the outer circumferential surface of the stretch mixer 47. The groove 47a passes the incompatible polymer resin Z and distributes the discontinuous phase D mixed in the continuous phase M evenly around the shaft 43a.

즉, 상기 신장믹서(47)는 앞쪽의 배향유도체(45)에 의해 신장된 비연속상(D)을 한번 더 신장시킴과 아울러 연속상(M)내에 균일하게 분배시키는 기능을 하는 것이다. That is, the stretching mixer 47 extends the discontinuous phase D extended by the front orientation guider 45 once more and distributes uniformly in the continuous phase M.

상기 신장믹서(47)는 계량부(C)의 중앙에 위치하며, 최대 지름은 플라이트(43b) 지름의 1배 내지 3배로 할 수 있다. 특히 상기 홈(47a)은 비상용성고분자수지(Z)를 거침없이 통과시키도록 그 폭 및 깊이가 일정하며 양단이 모두 개방된다. 아울러 상기 홈(47a)의 개수는 6개 내지 12개 정도가 바람직하다. 그러나 홈의 개수나 사이즈는 압출스크류(43)의 크기나 용융수지의 종류에 따라 얼마든지 달라질 수 있다. 상기 신장믹서(47)의 외주면과 배럴(13) 내주면의 간격은 약 0.1 mm 내지 5mm정도면 무난하다.The extension mixer 47 is located at the center of the metering unit C, and the maximum diameter may be 1 to 3 times the diameter of the flight 43b. In particular, the groove 47a has a constant width and depth so as to pass through the incompatible polymer resin (Z) without modification, and both ends thereof are opened. In addition, the number of the grooves 47a is preferably about 6 to about 12. However, the number or size of the grooves may vary depending on the size of the extrusion screw 43 or the type of molten resin. An interval between the outer circumferential surface of the stretch mixer 47 and the inner circumferential surface of the barrel 13 may be about 0.1 mm to 5 mm.

도 7내지 도 10은 종래의 압출장치로 압출한 제품과 본 실시예에 따른 압출장치로 압출한 제품의 조직을 비교하기 위하여 촬영한 형상을 캡쳐하여 첨부한 사진이다. 7 to 10 is a photograph attached to capture the shape taken in order to compare the structure of the product extruded by the conventional extrusion device and the product extruded by the extrusion device according to this embodiment.

도 7은 상기 도 1에 도시한 압출장치로, HDPE/EVOH에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이 미지이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출장치로, HDPE/EVOH에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.FIG. 7 is an image of an extruder shown in FIG. 1, which shows an image of an electron microscope photographing a part of a structure of a product manufactured by extruding a melted resin mixed with HDPE / EVOH mixed with HDPE-MAH. Extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention, the image of a portion of the product produced by extruding a melted resin mixed with HDPE-MAH as a compatibilizer HDPE / EVOH is an image taken by an electron microscope.

또한, 도 9는 상기 도 1에 도시한 압출장치로, HDPE/PA에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압출장치로, HDPE/PA에 상용화제인 HDPE-MAH를 혼합한 용융수지를 압출하여 제작한 제품의 일부 조직을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.In addition, FIG. 9 is an image of an extruder shown in FIG. 1, wherein an image of some tissues of a product manufactured by extruding a molten resin in which HDPE / PA is mixed with HDPE-MAH is added. Extrusion apparatus according to an embodiment of the present invention, the image of a part of the product produced by extruding the molten resin mixed with HDPE-MAH as a compatibilizer in HDPE / PA photographed by an electron microscope.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible for a person with ordinary knowledge within the scope of the technical idea of this invention.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 비상용성 고분자수지 압출장치는, 용융수지내의 비연속상의 형상을 요구에 맞추어 변형함은 물론 원하는 방향으로 배향시킬 수 있으므로, 압출된 제품내에 비연속상을 여러 겹으로 겹치게 분포시킬 수 있어 결국 차단능력이 좋은 압출제품을 생산할 수 있으며, 또한 배럴내에서의 용융수지의 이송속도를 증가시켜 용융수지가 필요 이상으로 가열 변형되지 않도록 할 수 있다.The incompatible polymer resin extrusion apparatus of the present invention as described above is capable of deforming the shape of the discontinuous phase in the molten resin to be oriented in a desired direction as well as distributing the discontinuous phases in multiple layers in the extruded product. It is possible to produce an extruded product with good barrier ability, and also to increase the conveying speed of the molten resin in the barrel so that the molten resin is not deformed more than necessary.

Claims (4)

외부로부터 투입된 다성분 비상용성(incompatible) 고분자 재료들을 혼합 용융시키되 용융물 내의 비연속상을 신장시킴과 아울러 용융물의 흐름방향과 나란한 방향으로 배향시켜 압출하는 것으로서,Multi-component incompatible polymer materials introduced from the outside are mixed and melted, and the discontinuous phase in the melt is elongated, and the extruding is oriented in a direction parallel to the flow direction of the melt. 원통형 내부공간을 제공하고 그 일측에는 상기 고분자 재료들을 받아들이는 호퍼가 구비되며 상기 호퍼의 반대측 단부에는 압출구가 마련되어 있는 배럴과;A barrel which provides a cylindrical inner space and a hopper for receiving the polymer materials on one side thereof and an extrusion hole provided on an opposite end of the hopper; 상기 배럴을 가열하는 가열수단과;Heating means for heating the barrel; 상기 배럴의 내부공간에 설치되며 외부로부터 동력을 전달받아 축회전하는 샤프트와, 상기 샤프트의 외주면에 나선형으로 구비되며 샤프트의 축회전시 샤프트 주위의 고분자재료를 상기 압출구측으로 이동시키되 그 피치에 있어서 압출구측 피치가 호퍼측 피치보다 크게 이루어진 플라이트를 갖는 압출스크류와;The shaft is installed in the inner space of the barrel and is axially rotated by receiving power from the outside, and is provided spirally on the outer circumferential surface of the shaft to move the polymer material around the shaft toward the extrusion hole during the shaft rotation of the shaft in the pitch An extrusion screw having a flight in which the extrusion hole side pitch is larger than the hopper side pitch; 상기 압출스크류의 샤프트 외주면에 고정되되 배럴의 내주면으로부터 일정간격 이격되며 상기 압출구 측으로 이동하는 용융물내의 비연속상을 샤프트의 원주방향으로 가압 이동시키며 막대형태로 신장시킴과 아울러 상기 샤프트의 길이방향과 나란하게 배향시키는 하나 이상의 배향유도체를 포함하고,It is fixed to the shaft outer circumferential surface of the extruded screw, spaced apart from the inner circumferential surface of the barrel by a pressure movement in the circumferential direction of the shaft in the circumferential direction of the shaft to extend in the form of a rod and parallel to the longitudinal direction of the shaft One or more orientation derivatives, 상기 배향유도체와 압출구의 사이에는 배향유도체에 의해 신장되며 나란하게 배향된 용융물내의 비연속상을 연속상 내부에 균일하게 분포시키는 신장믹서가 더 구비되며,Between the alignment guide and the extruder is further provided with an extension mixer for uniformly distributing the discontinuous phase in the melt aligned by the side guide and aligned side by side in the continuous phase, 상기 신장믹서는;The stretch mixer; 상기 샤프트의 외주면에 밀착 고정되는 원통형 부재로서, 그 외주면에는 비상용성고분자수지를 샤프트의 길이방향으로 통과시키며 연속상에 혼재되어 있는 비연속상을 샤프트의 주위로 고르게 분배할 수 있도록 폭이 일정하며 양단이 개방되고 샤프트의 길이방향으로 연장된 다수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비상용성 고분자수지 압출장치.The cylindrical member is tightly fixed to the outer circumferential surface of the shaft, the outer circumferential surface is passed through the incompatible polymer resin in the longitudinal direction of the shaft, the width is constant and evenly distributed so that the discontinuous phase mixed in the continuous phase evenly around the shaft. An incompatible polymer resin extrusion device, characterized in that a plurality of grooves formed in the open and extending in the longitudinal direction of the shaft. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배향유도체의 비연속상을 가압 이동시키는 가압면은, 상기 압출스크류의 회전중심축과 나란하게 연장된 것을 특징으로 하는 비상용성 고분자수지 압출장치.The pressurized surface for pressurizing the discontinuous phase of the orientation guide, the incompatible polymer resin extrusion device, characterized in that extends parallel to the axis of rotation of the extrusion screw. 삭제delete 삭제delete
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