KR101302574B1 - 플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치 - Google Patents

플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 멜트 스트랜드가 가공 챔버 내로 배출되는 하나 이상의 노즐 개구를 구비한 노즐 플레이트와, 공급 장치에 의해 상기 노즐 플레이트에 맞닿도록 이동될 수 있는 하나 이상의 절삭 블레이드를 구비한 절삭 공구를 포함하고, 상기 노즐 개구에 대해 이동하는 절삭 블레이드를 사용하여 상기 노즐 플레이트의 노즐 개구에서 배출된 플라스틱 스트랜드를 입자상 그레인으로 분쇄할 수 있는, 플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치에 관한 것이다. 상기 노즐 플레이트는 적어도 자신의 표면 중 상기 절삭 공구와 마주하는 표면에 다이아몬드 코팅을 가지고, 상기 다이아몬드 코팅의 경도는 상기 절삭 블레이드의 경도보다 크고, 상기 다이아몬드 코팅의 평균 표면 거칠기는 상기 절삭 블레이드의 평균 표면 거칠기보다 2배 이상 크다.
입자상 그레인, 절삭 블레이드, 플라스틱 멜트, 노즐 플레이트, 원뿔 형상부

Description

플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치{DEVICE FOR THE PRODUCTION OF GRANULATE GRAINS FROM A PLASTIC MELT}
본 발명은 플라스틱 멜트로부터 입자상 그레인을 제조하는 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 플라스틱 멜트 스트랜드가 가공 챔버 내로 배출되는 하나 이상의 노즐 개구를 구비한 노즐 플레이트와, 공급 장치에 의해 노즐 플레이트에 맞닿도록 이동될 수 있는 하나 이상의 절삭 블레이드를 구비한 절삭 공구를 포함하고, 상기 장치는 노즐 개구에 대해 이동하는 절삭 블레이드를 사용하여 노즐 플레이트의 노즐 개구에서 배출된 플라스틱 스트랜드를 입자상 그레인으로 분쇄할 수 있다.
이러한 유형의 장치에서는, 일반적으로, 절삭 블레이드 및 노즐 플레이트가 작동 과정 중 실질적으로 마모되기 쉬워 더 이상 플라스틱 스트랜드를 입자상 그레인으로 만족스럽게 분쇄할 수 없거나 또는 심지어 더 이상 플라스틱 스트랜드를 입자상 그레인으로 분쇄할 수 없는 문제점이 존재하였다. 특히, 또한 노즐 플레이트는 상당히 복잡하고 제조비용이 고가이므로, 노즐 플레이트의 사용 수명은 가능한 길어야 한다. 초경합금을 구비한 노즐 플레이트와 같은 종래의 노즐 플레이트의 사용 수명은 단지 약 10,000 시간인 반면, 상기 노즐 플레이트와 함께 사용되고 초경 합금 코팅을 구비하지 않으며 상기 노즐 플레이트에 대응되는 절삭 블레이드의 사용 수명은 단지 500 시간 내지 1,000 시간이다.
독일 실용신안 DE 20 2005 001 809 U1은 단부면에 내마모성층 및 단열층을 구비한 수중 분쇄기용 천공 플레이트를 개시하고 있으나, 구체적으로 개시하고 있지는 않다.
미국 특허 US 5,403,176은 마모링 형태의 또는 이와 유사한 형태의 마모 표면을 구비한 노즐 플레이트 시스템을 개시하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복할 수 있는, 특히 가격 효율적이고, 긴 부품 수명을 가지며, 심지어 오랜 시간의 작동 후에도 또는 부품 수명의 마지막 기간에서도 입자상 그레인을 신뢰도 있게 형성할 수 있는, 플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 청구항 제1항에 따른 특징을 가지는 입자상 그레인을 제조하는 장치에 의해 달성된다. 바람직한 실시 형태들은 종속항에서 한정된다.
본 발명에 따른 플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치는, 플라스틱 멜트 스트랜드가 가공 챔버 내로 배출되는 하나 이상의 노즐 개구를 구비한 노즐 플레이트와, 공급 장치에 의해 상기 노즐 플레이트에 맞닿도록 이동될 수 있는 하나 이상의 절삭 블레이드를 구비한 절삭 공구를 포함하고, 상기 노즐 개구에 대해 이동하는 절삭 블레이드를 사용하여 상기 노즐 플레이트의 노즐 개구에서 배출된 플라스틱 스트랜드를 입자상 그레인으로 분쇄할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 노즐 플레이트는 적어도 자신의 표면 중 상기 절삭 공구와 마주하는 표면에 다이아몬드 코팅을 가진다. 상기 다이아몬드 코팅의 경도(즉, 다이아몬드 코팅 물질의 경도)는 상기 절삭 블레이드의 경도(즉, 절삭 블레이드 물질의 경도)보다 크고, 상기 다이아몬드 코팅의 평균 표면 거칠기(즉, 다이아몬드 코팅 물질의 평균 표면 거칠기)는 상기 절삭 블레이드의 평균 표면 거칠기(즉, 절삭 블레이드 물질의 평균 표면 거칠기)보다 2배 이상 크다.
본 발명에 따른 장치의 구성에 따르면, 상기 장치는, 경도가 절삭 블레이드의 경도보다 큰 다이아몬드 코팅을 구비한 노즐 플레이트를 포함하고, 이러한 유형의 노즐 플레이트의 사용 수명은 일반적인 초경합금 코팅을 구비한 종래의 노즐 플레이트의 사용 수명 이상으로 상당히 연장될 수 있다. 본 발명에 따른 경도가 상대적으로 작은 절삭 블레이드는 "마모 부분"이 되고, 이로 인해 교체 비용을 절감시킬 수 있고 용이하게 교체할 수 있다. 게다가, 다이아몬드 코팅의 평균 표면 거칠기(즉, 다이아몬드 코팅 물질의 평균 표면 거칠기)가 절삭 블레이드의 평균 표면 거칠기(즉, 절삭 블레이드의 평균 표면 거칠기)보다 2배 이상 크기 때문에, 본 발명에 따라서 상기 절삭 블레이드를 다시 예리하게 가는(resharpen) 효과가 있고, 이로 인해 오랜 시간의 작업 후에도 또는 사용 수명의 마지막 기간에서도 입자상 그레인을 신뢰도 있게 연속적으로 형성될 수 있으므로, 본 발명에 따른 장치의 분쇄 성능은 훨씬 더 향상된다. 본 발명에 따른 구성에 따르면, 사용되는 부품들의 전반적인 경도 수준을 증가시킬 수 있고, 이는 본 발명에 따라서 이러한 부품들의 사용 수명을 실질적으로 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 다이아몬드 코팅의 평균 표면 거칠기는 상기 절삭 블레이드의 평균 표면 거칠기보다 5배 이상, 바람직하게는 10배 크고, 이로 인해 절삭 블레이드를 다시 예리하게 가는 효과를 더 향상시킬 수 있다.
다이아몬드 코팅의 평균 표면 거칠기는 0.50 ㎛ 이상일 수 있다.
다이아몬드 코팅의 두께는 50 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.
다이아몬드 코팅은 상기 노즐 플레이트 내에 또는 위에서 분리가능한 인서트(insert) 또는 서포트(support)에 배열되거나 또는 적용될 수 있고, 이로 인해 유지 보수를 상당히 용이하게 할 수 있다.
절삭 블레이드 자체는 초경합금으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이는 실질적으로 절삭 블레이드의 사용 수명을 훨씬 더 증가시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 기초하여 예시적인 방식으로 이하의 보다 상세한 설명에서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치의 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교체 가능한 인서트에 제공된 다이아몬드 코팅을 구비한 노즐 플레이트의 개략적인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분리 가능한 서포트에 제공된 다이아몬드 코팅을 구비한 노즐 플레이트의 개략적인 단면도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드 코팅을 구비한 노즐 플레이트의 개략적인 평면도이다.
플라스틱 멜트에서 입자상 그레인을 제조하는 장치는 도 1에 개략적으로 도시되어 있고, 상기 장치는 도 1에서 정확하게 비례적으로 도시될 필요는 없으며, 상기 장치는 노즐 플레이트(2)를 포함하고, 상기 노즐 플레이트의 전방에는 원뿔 형상부(26)가 공지 방식으로 배열되고, 상기 원뿔 형상부는 플라스틱 멜트용 도관부(도시되지 않음)에 속하며, 플라스틱 멜트는 액체 형태로 공급된다. 원뿔 형상부(26)는 노즐 플레이트(2) 위에 나사체결되고, 예를 들어 나사 헤드부(25)를 통하여 노즐 플레이트(2)에 대해 플레이트(24)를 압착하는 나사에 의해 나사체결된다. 노즐 또는 노즐 개구(3)까지 뻗어 있는 플라스틱 멜트 도관은 노즐 플레이트(2)를 관통한다. 노즐 개구(3)는 다중 링 배열 방식으로 노즐 플레이트(2) 내에 삽입되어 있고 공지 방식으로 분쇄하고자 하는 플라스틱을 개구로부터 배출하는데 사용된다.
본 발명에 따르면, 노즐 개구(3)들과 일치하거나 또는 노즐 개구들과 일직선으로 배열되는 개구들을 구비한 다이아몬드 코팅(8)은 적어도 노즐 부근에 또는 노즐 개구(3) 부근에 제공되고, 절삭 공구(5)의 나이프(10)들은 나이프들의 절삭 블레이드(6)에 의해 상기 개구들 위를 통과하고, 나이프(10)들은 회전 커터(11)로 지 지되어, 회전 커터(11)가 회전할 때 노즐에서 배출된 플라스틱을 입자상으로 절삭한다. 나이프(10)들은 노즐 플레이트(2) 또는 노즐 플레이트(2)의 다이아몬드 코팅(8)과의 물리적 접촉을 지속하면서 노즐 플레이트(2) 또는 노즐 플레이트(2)의 다이아몬드 코팅(8) 위로 노즐(3)을 지나 슬라이딩하며, 이로 인해 노즐(3)에서 배출된 플라스틱을 매끄럽게 절삭할 수 있다.
회전 커터(11)는 회전 커터와 마주하는 구동 샤프트의 단부를 통하여 구동 샤프트(12)에 부착되어 있다. 구동 샤프트(12)는 구동 모터(도시되지 않음)에 연결되고, 이를 위하여 회전 커터(11)의 구동 샤프트(12)는 모터 측면에 있는 샤프트(13)에 공지 방식으로 연결된다. 노즐 플레이트(2)에 맞닿도록 절삭 공구(5)를 이동시키기 위하여, 공급 장치(7)가 사용된다.
구동 샤프트(12)와 회전 커터(11) 사이의 연결은 다음과 같이 이루어지며, 예를 들어 독일 특허공개공보 DE 103 44 793 A1에 개시된 구성과 유사하게: 회전 커터(11)는 중앙 리세스(14)를 가지고 상기 중앙 리세스의 내부면은 구면(surface of sphere)과 일치한다. 구형(spherical) 세그먼트(15)가 상기 리세스(14) 내에 끼워맞춰져, 회전 커터(11)는 구형 세그먼트(15) 둘레에서 여러 방향의 틸팅 운동(tilting motion) 방식으로 조절될 수 있다. 구형 세그먼트(15)는 나사(17)의 헤드부(16)를 위한 수용부를 가지고, 상기 나사(17)는 상기 구동 샤프트의 단부 내에 나사체결되고 이로 인해 상기 나사는 구형 세그먼트(15)를 구동 샤프트(12)의 단부에 맞닿도록 끌어당겨 상기 구형 세그먼트를 상기 구동 샤프트의 단부에 부착시킨다. 구형 세그먼트(15)는 센터링 방식(centered manner)으로 구형 세그먼트를 구동 샤프트(12)에 고정하는 링 형상 돌출부(18)를 가지고, 상기 돌출부는 구동 샤프트(12)의 단부에 있는 대응하는 돌출부에 맞춰진다. 이렇게 구형 세그먼트(15)의 외부면과 회전 커터(11)의 내부면(14)의 구 형상을 통하여 구형 세그먼트(15)를 부착하고 회전 커터(11)를 수용함으로써, 상기 회전 커터는 구동 샤프트(12)에 대해 틸팅될 수 있어, 상기 회전 커터(11)는 도 1에 도시된 구동 샤프트(12)에 수직인 위치에서 수직 위치에 대해 작은 각도(smaller angle)로 틸팅된 위치로 이동될 수 있다.
구동 샤프트(12)가 회전할 때, 상기 구동 샤프트는 회전 커터(11)와 함께 회전하고, 나이프(10)들은 노즐 플레이트(2)의 표면 위로 또는 노즐 플레이트(2)의 다이아몬드 코팅(8) 위로 슬라이딩한다. 이때 예를 들어 온도에 관련된 변위로 인해 또는 예를 들어 나이프(10) 또는 노즐 플레이트(2)의 관련 표면에서의 마모로 인해 구동 샤프트(12)의 정확한 위치가 노즐 플레이트(2)에 대해 이동하는 경우, 공급 장치(7)로 인해, 회전 커터(11)에 대한 축방향 압축으로 나이프(10)들이 노즐 플레이트(2)의 표면 또는 노즐 플레이트(2)의 다이아몬드 코팅(8)에 지속적으로 접촉되고 이로 인해 상기 회전 커터(11)가 구형 세그먼트(15)에서 이동할 수 있도록 상기 나이프들이 노즐 플레이트(2)에 대해 구동 샤프트(12)의 소정의 틸팅을 보상하여, 회전 커터가 노즐 플레이트(2)의 표면에 의해 특정된 방향으로 맞춰지며 상기 회전 커터는 구동 샤프트(12)에 대해 회전 커터의 센터링된 위치 밖으로 슬라이딩할 수 없게 된다. 이로 인해, 토크를 유지하여, 회전 커터(11)가 구동 샤프트(12)에 대해 중앙 위치에 항상 유지될 수 있고 회전 커터의 나이프(10)들에 의해 노즐 플레이트(2)의 표면에 지속적으로 접촉될 수 있다.
노즐 플레이트(2) 영역은 나이프(10)들을 포함하는 회전 커터(11), 다이아몬드 코팅(8) 및 노즐(3)들을 가지고 있고, 상기 노즐 플레이트 영역은 가공 챔버(4) 내부에 수용되고, 상기 가공 챔버에는 유입구(22) 및 유출구(도시되지 않음)를 통하여 냉각수가 흘러 노즐(3)에서 배출된 플라스틱은 냉각수의 작용 하에 절삭되며, 이로 인해 노즐(3)에서 배출된 플라스틱 중 절삭된 부분들은 입자상 그레인으로 빠르게 응고되어 가공 챔버(4) 내부 밖으로 나온다. 도시되진 않았지만 냉각수가 충전된 가공 챔버의 내부에 대해 가열된 노즐 플레이트(2)를 단열시키는 밀봉부(23)를 가공 챔버(4)와 노즐 플레이트(2) 사이에 삽입하는 방식으로, 가공 챔버(4)를 노즐 플레이트(2)에 영구적으로 연결한다.
도 1에 도시되진 않았지만, 필요한 경우 한편으로는 나이프들을 지지하는 패스터(fastener)들이 용이한 접근 가능성을 유지하고 다른 한편으로는 이러한 패스터들이 중간 공간에서 유동을 방해하지 않도록, 나이프(10)들의 회전 커터(11)에의 부착을 향상시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 회전 커터는, 도 1에 도시된 바와 다르게, 독일 특허공개공보 DE 10 2004 049 862 A1에 개시된 것과 같이 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 측벽의 지지면은 회전 커터의 원주방향 표면에서는 반경방향 홈들로 형성되고 반경방향 홈에서는 반경방향 횡단 벽으로 형성되며, 상기 반경방향 홈들은 상기 반경방향 횡단 벽들로 한정되고, 상기 나이프 각각은 돌출부에 의해 상기 반경방향 홈 내에 후크(hook)와 유사한 방식으로 삽입되고, 상기 돌출부의 일 측면은 고정 요소용 접합부를 형성하고, 상기 고정 요소는 하나의 반경방향 횡 단 벽을 관통하고 상기 접합부에 압착된다. 이렇게 각 나이프들의 후크와 유사한 방식의 부착 및 반경방향 횡단 벽을 통한 고정 요소들의 삽입으로 인해, 상기 나이프들은, 상기 회전 커터의 일 단부에서 봤을 때 직접적으로 및 용이하게 접근할 수 있다. 따라서, 상기 나이프들은 나이프들과 서포트들 사이의 중간 공간으로부터 일정 간격 떨어져 배열되고, 이로 인해 상기 나이프들은 상기 중간 공간 내의 유동을 방해할 수 없다. 게다가, 상기 나이프들의 후크와 유사한 구성은 회전 커터에 대한 나이프들의 위치에 관하여 고도의 안정성을 제공하여, 본 발명에 따라서 장착된 상기 회전 커터는 전반적으로 특히 안정적이며 작동에 대해 워블링(wobbling)이 없는 구성을 가진다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교체가능한 인서트(8a)에 제공된 다이아몬드 코팅을 구비한 노즐 플레이트(2)의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 인서트(8a)에 있는 개구들은 노즐 플레이트(2)의 노즐 개구(3)들과 일직선상에 있다.
도 3은 본 발명의 추가적인 바람직한 실시예에 따른 교체가능한 서포트(8b)에 제공된 다이아몬드 코팅을 구비한 노즐 플레이트(2)의 추가적인 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 이러한 경우에, 서포트(8b)에 있는 개구들은 노즐 플레이트(2)의 노즐 개구(3)들과 일직선상에 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드 코팅(8)을 구비한 노즐 플레이트(2)의 개략적인 평면도를 도시하고 있고, 이러한 경우에 마찬가지로 다이아몬드 코팅(8)에 있는 개구들은 노즐 플레이트(2)의 노즐 개구(3)들과 일직선상 에 배열된다.

Claims (7)

  1. 하나 이상의 노즐 개구(3)를 구비한 노즐 플레이트(2)로서 상기 노즐 개구로부터 플라스틱 멜트 스트랜드가 배출되어 가공 챔버(4) 내로 들어가는 노즐 플레이트(2)와, 공급 장치(7)에 의해 상기 노즐 플레이트(2)에 맞닿도록 이동될 수 있는 하나 이상의 절삭 블레이드(6)를 구비한 절삭 공구(5)를 포함하고, 상기 노즐 개구(3)에 대해 이동하는 절삭 블레이드(6)를 사용하여 상기 노즐 플레이트(2)의 노즐 개구(3)에서 배출된 플라스틱 스트랜드를 입자상 그레인으로 분쇄할 수 있는, 플라스틱 멜트(1)에서 입자상 그레인을 제조하는 장치에 있어서,
    상기 노즐 플레이트(2)는 적어도 자신의 표면 중 상기 절삭 공구(5)와 마주하는 표면에 다이아몬드 코팅(8)을 가지고, 상기 다이아몬드 코팅(8)의 경도는 상기 절삭 블레이드(6)의 경도보다 크고, 상기 다이아몬드 코팅(8)의 평균 표면 거칠기는 상기 절삭 블레이드(6)의 평균 표면 거칠기보다 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드 코팅(8)의 평균 표면 거칠기는 상기 절삭 블레이드(6)의 평균 표면 거칠기보다 5배 이상 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드 코팅(8)의 평균 표면 거칠기는 0.50 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드 코팅(8)의 두께는 50 ㎛ 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드 코팅(8)은 상기 노즐 플레이트(2) 내에서 또는 위에서 교체가능한 인서트(8a) 또는 서포트(8b)에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절삭 블레이드(6)는 초경합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드 코팅(8)의 평균 표면 거칠기는 상기 절삭 블레이드(6)의 평균 표면 거칠기보다 10배 큰 것을 특징으로 하는 장치.
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