KR101729591B1 - 정적 혼합기 - Google Patents

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Abstract

사출 성형 프로세스에서 정적 혼합기를 위한 설치 본체를 제조하는 본 발명의 방법은, 발포제를 포함하는 중합체 용융물을 500바아(bar) 미만의 주입 압력 하에 주입점에서 통로로 주입하는 단계, 상기 발포제를 포함하는 상기 중합체 용융물을 상기 통로에 채우는 단계, 및 상기 발포제를 포함하는 상기 중합체 용융물을 상기 통로 내에서 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하며, 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 적어도 10에 달한다. 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치 본체(1, 101)를 포함하는 정적 혼합기는, 상기 방법에 적합한 사출 성형 툴에 의해 제조된다. 설치 본체(1, 101)는 길이방향 크기(24) 및 직경(36)을 가진다. 직경에 대한 길이방향 크기(24)의 비는 1보다 크며, 설치 본체(1, 101)는 적어도 부분적으로 발포 플라스틱으로 이루어진다. 벽 두께(7)에 대한 길이방향 크기(24)의 비는 적어도 10에 달한다. 설치 본체(1, 101)는 적어도 부분적으로 발포 플라스틱으로 이루어지며, 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 적어도 10에 달한다.
발포제, 중합체 용융물, 정적 혼합기, 설치 본체, 사출 성형 툴, 통로, 주입 개구, 혼합 공간, 길이방향 축, 평면, 단면 흐름 영역, 관형 혼합기 하우징, 벽 부재, 단면 영역, 광폭면.

Description

정적 혼합기{STATIC MIXER}
본 발명은, 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치 본체를 포함하는 플라스틱으로 된 정적 혼합기에 관한 것이다. 이러한 설치 본체는, 혼합 공간이 설치 본체의 양쪽에 걸칠 수 있도록, 설치 본체 내로 흐르는 유체의 방향으로 정렬된 길이방향 축을 가진다. 혼합 공간은, 기본적으로 관형 혼합기 하우징의 단면 흐름 영역에 대응하는, 길이방향 축에 대해 수직인 평면에 단면 흐름 영역을 가진다. 설치 본체는, 유체 흐름을 분할하거나 유체 흐름을 길이방향 축으로부터 편차된 방향으로 편향시키기 위한 벽 부재를 포함한다. 본 발명은 또한 그러한 정적 혼합기의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
그러한 정적 혼합기는 예를 들면 EP1426099B1으로부터 공지되어 있다. 이러한 정적 혼합기에서, 2개의 성분은, 덩어리(mass)가 우선 분할되고 분산되며 이동되는 3단계 혼합 프로세스에서 동일한 형태의 복수개의 혼합 부재에 의해 서로 혼합된다. 이러한 혼합 프로세스는 성분들의 물리적 성질에 따라 여러 차례 수행되어야 한다. 이러한 이유로, 동일한 구조의 복수개의 설치 본체가 정적 혼합기 내에 순차적으로 배치된다. 이들 혼합기는, 특히 예를 들면 몇 ㎖(밀리리터) 내지 약 1000㎖의 작은 양의 성분을 혼합시키는 데에 사용된다. 따라서, 이들 혼합기는, 10mm 미만의 직경과 50mm보다 큰 길이를 가진 혼합 공간을 가진다. 이로 인해, 이러한 혼합기의 벽 부재의 벽 두께는 1mm 미만일 수 있고, 자주 0.5mm 미만이다.
플라스틱으로 이루어지며 EP1426099B1에 따른 혼합기는 바람직하게 사출 성형 프로세스로 제조된다. 사출 성형 프로세스를 사용하여 3mm 미만의 벽 두께로 30mm 길이의 혼합물을 제조하는 것은 이전에는 가능하지 않았는데, 그것은 사출 성형 툴(tool)의 주입점으로부터 혼합기의 대향 배치된 단부까지의 흐름 경로가 매우 높은 내부 툴 압력을 필요로 하기 때문이다. 주입점으로부터 가장 먼 혼합기의 벽 부재도 중합체 용융물로 완전히 채워지는 것을 확실히 하도록, 1000바아(bar)보다 큰 내부 툴 압력이 제공되어야 되었다. 종래의 사출 성형 툴은, 얇은 벽의 정적 혼합기가 상기 크기로 제조되어야 할 때, 이러한 높은 내부 툴 압력을 견디지 못 하였다. 따라서 현재까지, 특히 플라스틱으로 이루어지고 3mm 미만의 벽 두께를 가지며 벽 두께에 대한 혼합기 길이의 비가 10보다 큰 혼합기를 사출 성형 프로세스에서 경제적으로 제조하는 것은 가능하지 않았다. 벽 두께에 대한 혼합기 길이의 비가 10보다 큰 이미 알려진 정적 혼합기를 사출 성형 프로세스로 제조하는 데에 있어서, 수축 마크(shrink mark)가 형성되는 것이 또 다른 문제로 간주되었다. 1000바아(bar)보다 큰 내부 툴 압력에서도, EP1426099B1에서와 같은 형상을 가진 정적 혼합기에 수축 마크가 발생하는 것을 막지 못 하였다.
본 발명의 목적은, 더 작은 벽 두께와 더 큰 길이를 가진 정적 혼합기가 사출 성형 프로세스에 의해 제조될 수 있도록, 상기 정적 혼합기 및 상기 방법을 향상시키는 것이다.
본 발명의 목적은, 발포제를 포함하는 중합체 용융물을 500바아(bar) 미만의 주입 압력 하에 주입점에서 통로로 주입하는 단계, 상기 발포제를 포함하는 상기 중합체 용융물을 상기 통로에 채우는 단계, 및 상기 발포제를 포함하는 상기 중합체 용융물을 상기 통로 내에서 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하며, 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 적어도 10에 달하는, 사출 성형 프로세스에 의해 정적 혼합기를 제조하는 방법에 의해 충족된다.
종래의 사출 성형 프로세스에서, 주입 중에 또는 주입 바로 뒤에 발포되는 발포제를 포함하는 중합체가 정적 혼합기의 제조에 사용되었다.
본 발명에 따른 사출 성형 방법은 특히, 발포제를 포함하는 중합체를 300바아(bar) 미만 특히 바람직하게는 200바아(bar) 미만의 주입 압력에서 사출 성형 툴에 주입하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 그 뒤에 정적 혼합기로부터 제거할 때까지 다음의 단계들, 즉, 발포제를 포함하는 적어도 부분적으로 발포된 중합체 용융물을 통로 내에서 냉각시키는 단계, 상기 정적 혼합기를 형성하기 위해 상기 중합체 용융물을 응고시키는 단계, 상기 통로의 단면을 확대시키는 단계, 및 상기 정적 혼합기를 제거하는 단계를 포함한다.
발포제를 포함하는 중합체의 주입은 바람직하게 단일 주입점으로부터 시작된다.
발포제를 포함하는 중합체는, 적어도 주입점으로부터 가장 먼 영역에서 발포된다. 제조되는 혼합기마다 필요한 중합체의 양은 발포 플라스틱에 의해 감소되는데, 그것은 발포 플라스틱이 기포를 포함하기 때문이다. 바람직하게, 이러한 기포는 100μm 이하, 바람직하게 50μm 이하, 특히 바람직하게 10μm 이하의 평균 직경을 가진다.
발포제를 포함하는 중합체 용융물로부터 정적 혼합기를 위한 설치 본체의 제조를 위한 사출 성형 툴은, 통로, 및 상기 발포제를 포함하는 상기 중합체 용융물을 상기 통로 내로 도입하기 위한 주입 개구를 포함하며, 상기 통로는, 상기 정적 혼합기를 위한 상기 설치 본체의 크기를 가지고, 상기 통로는, 적어도 10의 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비를 가진다. 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 특히 50보다 크고, 바람직하게 140보다 크며, 특히 바람직하게 180보다 클 수 있다. 상기 주입 개구의 영역에서의 주입 압력은 500바아(bar) 미만이다. 주입 압력은 바람직하게 300바아(bar) 미만, 특히 바람직하게 200바아(bar) 미만이다.
사출 성형 툴의 상기 통로는, 상기 컴포넌트의 길이방향 축에 실질적으로 대응하는 길이방향 축을 가지며, 상기 중합체 용융물의 흐름 방향에 대해 실질적으로 직각으로 배치된 단면 통로 영역을 가지고, 상기 단면 통로 표면은 폭 크기와 두께 크기를 가진다. 상기 두께 크기는, 상기 정적 혼합기의 벽 두께에 실질적으로 대응하며, 상기 통로는 상기 정적 혼합기의 기하학적 형상을 가진다.
상기 두께 크기는 2.5mm 이하, 바람직하게 2.3mm 이하, 특히 바람직하게 2mm 이하이다.
상기 통로는 정적 혼합기의 형상에 따라 주 통로 및 복수개의 측부 통로를 가질 수 있다.
제1 측부 통로는, 상기 측부 통로의 길이, 상기 폭 크기 및 상기 두께 크기에 의해 결정되는 플레이트 부재의 형상을 가진다. 상기 제1 측부 통로의 상기 플레이트 부재의 길이는 실질적으로 상기 통로의 상기 길이방향 축의 방향으로 연장된다. 상기 폭 크기와 상기 두께 크기에 걸친 상기 단면 통로 영역은 상기 길이에 대해 실질적으로 직각으로 배치되어 있다.
플레이트 부재의 형상을 가진 제2 측부 통로가 구비될 수 있으며, 두께 크기는 실질적으로 길이방향 축의 방향으로 연장되고, 길이방향 크기와 폭 크기에 걸친 평면은 길이방향 축에 대해 각도를 가지고 배치된다. 평면은 특히 90°의 각도로 배치될 수 있다.
플레이트 부재는 곡률을 포함할 수 있는데, 즉, 길이방향 크기 또는 폭 크기 중 하나는 만곡 형상을 포함한다.
사출 성형 툴의 바람직한 실시예에 따라, 혼합 노즐은 발포제를 포함하는 중합체 용융물의 균질화를 위해 통로로 향한 주입 개구의 상류에 배치될 수 있다.
본 발명의 목적은, 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치 본체를 포함하는 정적 혼합기에 의해 충족되는데, 상기 설치 본체는 길이방향 및 직경을 가진다. 원형이 아닌 관형 혼합기 하우징에 대해, 관형 혼합기의 단면 영역이 정사각형일 때, 에지 길이에 대응한다. 혼합기 하우징의 다른 형상, 예를 들면 사각형 또는 타원형 단면에 대해, 등가 직경(Da)는, 단면 영역이 원형이라는 가정하에 공식 (Da)=2*(A/π)1/2을 사용하여 결정된다. Da는 등가 직경을 나타내며, A는 실제 단면적을 나타낸다. 직경에 대한 길이방향 크기의 비는 적어도 1이고, 원형 단면의 직경 또는 비원형 단면의 등가 직경이 직경으로서 사용되어야 한다. 설치 본체는 적어도 부분적으로 발포 플라스틱으로 이루어진다. 단일 설치 본체가 구비되면, 길이방향 크기는 설치 본체의 길이방향 측면에 대응한다. 복수개의 설치 본체가 서로의 뒤에 배치되면, 길이방향 크기는 길이방향 측면의 합으로 형성된다. 직경에 대한 길이방향 크기의 비는 특히 3보다 크고, 바람직하게 5보다 크며, 특히 바람직하게 7보다 클 수 있다. 큰 구조 길이의 정적 혼합기는 특히 상당히 낮은 내부 툴 압력으로 인해 경제적으로 제조될 수 있다. 더 낮은 내부 툴 압력은, 사용된 플라스틱이 발포제를 포함하는 중합체로서 존재한다는 사실에 기인한 것이며, 상기 중합체는, 적어도 부분적으로 발포 플라스틱으로 이루어지는 설치 본체가 사출 성형 프로세스의 종료 후에 존재하도록, 사출 성형 프로세스 동안에 형성된다. 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는, 정적 혼합기로서 사용되는 이러한 설치 본체에 대해 적어도 10이다. 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 특히 50보다 크고, 바람직하게 140보다 크며, 특히 바람직하게 180보다 클 수 있다.
발포제를 포함하는 중합체는, 발포제가 없는 동등한 중합체보다 낮은 점성을 가지는데, 그것은 물리적 또는 화학적 발포제로서 존재할 수 있는 발포제에 의해 중합체의 점성이 감소될 수 있기 때문이다. 특히, 물리적 가스, 특히 CO2와 같은 초임계 가스 또는 화학적 발포제를 포함하며 1-상(one-phase) 용액으로서 존재하는 중합체 용융물이 사용될 수 있다. 발포된 플라스틱은 100μm 미만의 셀 사이즈를 가진 셀을 가질 수 있으며, 적어도 대략 106 셀/cm3보다 큰 셀 밀도가 제공될 수 있다. 발포된 플라스틱으로부터 정적 혼합기를 제조하기 위해, 유동성 재료가 압력 하에 사출 성형 툴 내로 도입된다. 사출 성형 툴은, 정적 혼합기의 형상을 가진 중공 공간을 형성한다. 발포된 중합체 내에 초임계 유체의 용액을 얻기 위해, 소정 혼합 시간이 필요하며, 혼합 시간이 짧을수록 정적 혼합기의 벽은 얇아진다.
정적 혼합기의 제조를 위해, 제1 프로세스 단계에서 압출기 내에서 플라스틱 펠렛이 용융된다. 다음에는, 예를 들면 초임계 가스 형태의 발포제, 특히 CO2가 첨가된다. 한편, 발포제는 적절한 관통 흐름 조절 밸브를 작동시킴으로써 가소화 스크루의 선택된 위치에 첨가될 수 있다. 발포제의 온도 및 압력은, 발포제가 초임계 상태로 변화되도록 조절된다. 발포제는 또한 더 높은 온도에서의 급작스런 압력 증가를 피하기 위해 도입 전에 예열될 수 있다. 또는, 발포제는 특히 초임계 유체로서 가소화 실린더 외부에서 첨가될 수 있다. 발포제는 그 후에, 가소화 스크루에 의해 가소화 실린더 내에서 중합체 용융물과 혼합된다. 이러한 혼합 프로세스는, 중합체 내에 발포제가 포화될 때까지 중합체 내로의 발포제의 확산을 증가시킨다. 2개의 재료의 접촉 영역은 혼합 프로세스에 의해 확대되고, 확산 프로세스에 필요한 관통 깊이는 그에 따라 감소된다. 따라서, 발포제는 가소화 스크루의 이동에 의해 용융 중합체와 혼합되고, 그것은 중합체 내에 발포제의 용액을 발생시키는 데에 기여한다. 가소화 스크루가 회전되는 한, 혼합될 발포제/중합체 시스템 내에 2차원 전단 필드(shear field)가 발생된다. 이러한 점에서, 발포제에 의해 형성되는 기포는 전단 방향으로 신장된다. 신장된 기포는 층류의 교란에 의해 붕괴되어 더 작은 구형 기포로 된다. 가소화 스크루는 바람직하게 불규칙하게 배열된 블레이드를 가져, 발포제/중합체의 계면의 방향은 흐름 라인의 관계가 변화되어, 층류 혼합물의 효율이 증가된다. 정적 혼합기가 사용될 수 있는 혼합 프로세스 동안에, 또한 각각의 기포를 둘러싸는 중합체 용융물 내에 기포의 확산이 발생된다. 그 후에 확산 챔버 내에서 2-상 혼합물로부터 1-상 용액으로의 변환이 일어난다. 1-상 용액에서, 발포제 농도는 실질적으로 균일하여, 용액은 균일한 것으로 간주될 수 있다.
확산 뒤에, 용액은 빠르게 가열되어, 포화 용액 내에 핵생성이 일어난다. 핵생성은, 최대 100μm의 평균 셀 사이즈를 가진 포말의 형성을 위한 기초를 나타내는 핵 형성으로서 이해된다. 열동력학적 불안정성은, 이러한 더 높은 온도에서 중합체 내의 발포제의 감소된 용해도로 인해 가열에 의해 발생된다. 온도가 증가함에 따라 용해도가 더욱 감소될수록, 핵생성 속도는 더 커지고 핵화된 셀의 수는 더 많아진다. 이들 셀이 가소화 실린더 내에 이미 성장하지 않도록, 고압이 유지된다. 다음에는 핵화된 셀을 가진 용액이 사출 성형 툴의 중공 몰드 공간 내로 동입된다. 예를 들면 압축 공기의 도입에 의해 사출 성형 툴 내의 압력이 제어된다. 사출 성형 툴 내의 셀의 성장은, 사출 성형 툴 내의 압력이 빠르게 하강할 때 압력 불안정성을 인해서만 발생된다. 발포제를 포함하는 중합체를 사용할 때의 흐름 저항은 따라서 감소된다. 이로 인해서만, 툴의 고장이 너무 빨리 일어나는 것(premature failure)이 더 이상 예상되지 않는 허용된 범위에 툴의 압력 부하가 놓이도록 내부 툴 압력을 낮추는 것이 가능하게 된다. 그러나, 여러 가지 이유로, 그러한 기다랗고 얇은 벽의 정적 혼합기의 제조를 위해 발포제를 포함하는 중합체를 사용하는 것이 현재까지 예견되어 왔다. 한편, 내부 툴 압력의 하강으로 인해 발생하는 주입 속도의 저하에 의해 복잡한 형상을 가진 그러한 얇은 벽의 혼합기가 생산될 수 있다는 것은 전혀 예상되지 않았다. 사출 성형 프로세스로부터 알려진 그러한 현상은 전문 분야에서 동결(freezing)이라고 지칭된다. 이러한 프로세스에서, 사출 성형 툴 내에 주입된 중합체 용융물의 응고는 벽에 가까운 사출 성형 툴의 영역에서 발생한다. 이러한 응고는 용융물과 벽 사이의 온도 구배에 의해 발생될 수 있지만, 중합체 용융물의 온도를 가진 툴 내에서도 마찬가지로 발생할 수 있는데, 그것은 중합체 용융물의 흐름 속도가 중간 영역에서보다 벽에 가까운 사출 성형 툴의 영역에서 더 낮기 때문이다. 사출 성형 툴을 통한 중합체 용융물의 흐름은 폐쇄된 통로를 통한 흐름에 대응된다. 그러한 흐름의 속도의 흐름 프로파일은 실질적으로 포물선형이다. 포물선의 대칭축은 실질적으로 통로의 중심 길이방향 축에 대응한다. 흐름 속도는 사출 성형 툴의 벽에서 0의 값을 가진다. 이러한 흐름 프로파일로 인해, 중합체는, 사출 성형 툴에 의해 형성되는 통로에서 여러 가지 다른 체류 시간을 가진다. 중합체 용융물의 체류 시간이 클수록 흐름 속도가 낮은 벽 영역이 발생되며, 그 결과, 냉각 작용 없이도 중합체 용융물 내에서 반응, 예를 들면 가교결합 반응이 일어날 수 있다. 따라서 벽 영역 내에서 중합체 용융물의 동결이 일어난다. 이 결과, 중합체 용융물의 관통 흐름을 위해 여전히 이용 가능한 통로 단면은 감소된다. 통로 단면의 이러한 감소는 3mm보다 큰 벽 두께를 가진 성분이 유입되지 않게 하는데, 그것은 동결이 벽에 가까운 통로의 작은 영역에 제한되어, 3mm보다 큰 벽 두께를 가진 성분을 제조하는데 대한 실질적 저항 없이 중합체 용융물이 사출 성형 툴을 통해 흐를 수 있기 때문이다.
각각의 단면 영역은 벽 두께를 가지는데, 벽 두께에 대한 길이방향 크기의 비는 적어도 40, 바람직하게 적어도 50, 특히 바람직하게는 적어도 75에 달한다. 단면 영역은 복수개의 벽 부재와 교차될 수 있어, 벽 두께는 단면 영역만 지정함으로써 명백하게 결정될 필요는 없다. 그러나, 실제 벽 두께는 사출 성형 툴의 디자인에 결정적이다. 이러한 벽 두께가 얇을수록, 사출 성형 툴 내로의 중합체 용융물의 주입에 대한 앞에서 설명한 벽 효과를 더욱 잘 알 수 있다. 따라서, 작은 벽 두께에 대해 비교적 더 높은 내부 툴 압력이 제공되어야 한다. 허용된 내부 툴 압력이 초과되지 않으면서, 정적 혼합기의 벽 두께는 3mm 미만, 바람직하게 2mm 미만, 특히 바람직하게 1.5mm 미만일 수 있다.
복수개의 설치 본체는 특히 길이방향 축을 따라 서로의 뒤에 배치될 수 있다. 이러한 설치 본체들은 동일한 구조를 갖거나, EP1312409B1에 도시된 것과 같은 혼합기 배열이 발생하도록 서로 다른 구조를 가진 설치 본체가 결합될 수 있다. 인접 설치 본체는 바람직하게 서로 연결되어, 이들 복수개의 설치 본체로 이루어지는 혼합기는 단일 부품으로서 이루어진다. 이것은, 혼합기 전체가 단일 사출 성형 툴에서 제조되는 것을 뜻한다.
설치 본체 또는 전체 설치 본체는 5 내지 500mm, 5 내지 300mm, 특히 바람직하게는 50 내지 100mm의 길이방향 크기를 가질 수 있다.
정적 혼합기는 바람직하게, 혼합 공간이 설치 본체의 양쪽에 걸칠 수 있도록 설치 본체가 설치 본체 내로 흐르는 유체의 방향으로 향하도록 디자인되며, 혼합 공간은 길이방향 축에 대해 직각인 평면에, 관형 혼합기 하우징의 단면 흐름 영역에 실질적으로 대응하는 단면 흐름 영역을 가진다. 설치 본체는, 유체 흐름을 분할시키거나 유체 흐름을 길이방향 축으로부터 편차되는 방향으로 편향시키기 위한 벽 부재를 포함하며, 벽 부재와 평면의 교차에 의해 단면 영역이 발생될 수 있고, 이러한 단면 영역은 혼합 공간의 단면 흐름 영역의 최대 1/5, 바람직하게 최대 1/10, 특히 바람직하게는 최대 1/20에 달한다. 설치 본체는 적어도 부분적으로 발포 플라스틱으로 이루어진다. 발포된 플라스틱을 사용할 때, 놀랍게도, 실질적으로 더 낮은 내부 툴 압력으로 동일한 흐름 경로가 얻어질 수 있다는 것을 알았다. 발포된 플라스틱을 사용하면 결과적으로, 더 큰 길이방향 크기를 가진 혼합기가 제조될 수 있도록, 흐름 경로를 종래 기술에 비하여 연장할 수 있게 된다.
제1 실시예에 따른 벽 부재의 단면 영역은, 혼합 공간이 2개의 부분 공간으로 분할될 수 있도록 하는 제1 광폭면을 형성한다. 따라서, 혼합 제품 즉 유체 덩어리의 흐름은, 혼합 공간 내의 광폭면의 위치에 따라 동일한 사이즈 또는 다른 사이즈를 가질 수 있는 2개의 부분 흐름으로 분할된다. 2개보다 많은 광폭면은 또한, 그에 따라 2개보다 많은 부분 흐름이 발생하도록 자연스럽게 형성될 수 있다. 발포제를 포함하는 중합체 용융물이 관통하여 흐르는 사출 성형 툴의 단면의 빈번한 변경은 정적 혼합기의 복잡한 형상으로 인하여 일어난다. 이들 변경은, 정적 혼합기의 설치 본체를 형성하는 벽 부재의 형상 및 배열에 의해 발생되며, 벽 부재를 위해 그에 대응하는 중공 공간 및 통로가 사출 성형 툴 내에 구비되어야 한다. 이러한 특수한 경우에, 발포제를 포함하는 중 용융물이 여전히 1-상 용액으로서 존재하는 주입 프로세스의 시작시에 내부 툴 압력이 제공되도록, 사출 성형 툴 내의 압력이 조절되며, 이러한 압력은 정적 혼합기를 위한 사출 성형 툴의 중공 몰드 공간을 채우는 동안에 강하된다. 압력 강하는, 포말 특히 100μm 미만의 셀 직경 및/또는 적어도 대략 106 셀/cm3보다 큰 셀 밀도를 가진 포말이 주입 동안에 형성되도록 일어난다. 포말은 주입 동안에 이미 형성되기 때문에, 중합체 용융물의 점성은 낮아지는데, 그것은 상승하는 셀이 2-상 상태에서 압축성 가스를 포함하는 기포로서 만들어지기 때문이다. 이러한 감소된 점성은 그에 따라, 실질적으로 더 낮은 내부 툴 압력에서 비발포 성분을 위한 종래의 사출 성형 프로세스에 대해 주입 속도를 감소시킬 수 있게 한다. 특히 중합체 용융물이 편향되는 영역에서 벽 효과의 변화가 마찬가지로 더 낮은 점성으로 인해 일어난다.
사출 성형 툴의 벽에 가까운 영역은, 실질적으로 사각형이 단면을 가진 간단한 형상에 대해 덜 발포되거나 전혀 발포되지 않는다. 정적 혼합기가 특히, 다음에서 더 정밀하게 설명되는 형상들 중 하나에 따라 설치 본체로 이루어지면, 흐름이 크게 편향되어, 벽 부재의 각각의 에지에서 또한 다음의 벽 부재로의 전이부에서 중합체 용융물의 흐름 경로가 발생되어, 제1 벽 부재에서 사출 성형 툴의 개구의 경계 영역(marginal region)에 존재하는 중합체 용융물은, 다음의 제2 벽 부재에서 이러한 제2 벽 영역의 중앙 영역 내로 흐르고, 2-상 포말이 형성된다. 따라서, 인접 벽 부재가 서로에 대해 소정 각도로 배치되고, 특히 인접 벽 부재가 교차 배치됨으로 인해 상술한 바와 같이 강하될 때, 포말이 혼합기의 전체 길이방향 크기를 따라 형성된다.
제2 실시예에 따른 벽 부재는, 실질적으로 사각형 형상, 및 제1 광폭면에 대해 반대쪽에 배치되며, 나선형 구조가 형성되도록 바람직한 실시예에 따라 제1 광폭면에 대해 소정 각도록 회전되는 제2 광폭면을 가진다.
바람직한 제3 실시예에 따르면, 벽 부재는 막대 부재를 포함하는데, 막대 부재의 제1 광폭면은 흐름 분할 에지를 형성하고, 막대 부재의 제2 광폭면은, 흐름을 혼합 공간의 제1 부분 영역으로부터 혼합 공간의 제2 부분 영역으로 편향시키는 작용을 하는 편향 부재에 인접한다. 제1 광폭면과 제2 광폭면에 의해 경계가 지어지는 벽 부재의 표면은 실질적으로 길이방향 축의 방향으로 정렬되며, 편향 부재의 표면은 특히, 길이방향 축에 대해 45° 내지 90°, 바람직하게 60° 내지 90°, 특히 바람직하게는 75° 내지 90°의 각도로 정렬되는 횡방향 평면에 배치된다.
무효 공간이 작고 혼합 성능이 높으며 압력 강하가 감소된 혼합기의 특히 바람직한 제4 실시예에 따르면, 설치 본체는 복수개의 벽 부재를 포함하며, 각각의 벽 부재는, 제1 광폭면, 제2 광폭면, 제1 길이방향 면, 및 제2 길이방향 면을 포함하는 실질적으로 사각형인 단면을 가진다.
벽 부재는, 길이방향 면들이 실질적으로 길이방향 축의 방향으로 연장되고 제1 광폭면과 제2 광폭면이 길이방향 축의 방향에 대해 횡방향으로 연장되도록, 설치 본체 내에 배치된다. 설치 본체는, 혼합 공간을 2개의 부분으로 분할하는 제1 벽 부재를 포함한다. 제1 벽 부재와 교차되는 2개 이상의 벽 부재가 제1 벽 부재와 연결된다. 제1 벽 부재는 바람직하게 하나 이상의 전이 부재를 통해 제2 벽 부재와 제3 벽 부재에 연결된다.
혼합 제품의 흐름은 전이 부재에 의해 편향되어, 가닥(strand)으로서 정적 혼합기 내로 들어가는 성분들은 정적 혼합기를 통과하는 동안에 폭이 감소된 스트립으로 분할되어, 혼합하기 어렵거나 높은 점성도를 가진 성분들도 이러한 정적 혼합기에 의해 프로세스될 수 있다.
인접 설치 본체는 바람직하게 하나 이상의 연결 부재를 통해 서로 연결된다. 정적 혼합기의 구조는 이러한 연결 부재로 인해 더욱 견고하게 되어, 길이방향 축에 대해 혼합기가 구부러질 가능성이 적어지고, 혼합기는 혼합 공간을 둘러싸는 파이프 내에 장착될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 설치 본체는 필요에 따라 서로 결합될 수 있다.
상술한 정적 혼합기는 1회용 혼합기로서 적합한다, 그것은 그에 대응하는 사출 성형 툴이 제조되면 정적 혼합기의 제조 비용 및 재료 비용이 낮아지기 때문이다. 또한, 정적 혼합기는 계측 및/또는 혼합 유닛에 사용된다. 특히, 다중 성분 카트리지는, 방출 디바이스, 및 방출 디바이스에 결합되고 상술한 실시예 중 하나에 따른 정적 혼합기를 포함하는 파이프를 포함하는 예로서 지칭될 수 있다.
정적 혼합기는 방출 유닛 또는 방출 카트리지, 특히 다중 성분 카트리지에 부착될 수 있다. 정적 혼합기는 유동성 성분의 경화 혼합 제품의 혼합을 위해 사용될 수 있다. 정적 혼합기의 추가적으로 가능한 용도는 치과 분야에서의 주조 화합물의 혼합 또는 다중 성분 접착제의 혼합이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
본 발명에 따른 혼합기의 제1 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 정적 혼합기는, 도시되지 않은 관형 하우징 내에 설치되는 설치 본체(1)를 포함한다. 관형 하우징은, 관형 하우징의 내부에 위치되는 혼합 공간(20)의 경계부로서 작용한다. 일반적으로 2개 이상의 다른 성분으로 이루어지며 혼합될 유체는 혼합 공간(20)을 통해 흐른다. 대부분의 경우에, 성분들은 유체 상태 또는 점성 덩어리로서 존재한다. 이것에는 예를 들면 페이스트(paste) 및 접착제가 포함되지만, 또한, 제약제(pharmaceutical agents)를 포함하는 의약 분야에 사용되는 유체, 또는 화장품 및 음식을 위한 유체도 포함된다. 그러한 정적 혼합기는 또한 특히, 다중 성부 접착제의 혼합과 같이 유동성 성분의 경화 혼합 제품의 혼합을 위해 일회용 혼합기로서 사용된다. 또 다른 바람직한 용도는 치과 분야에서 주조 화합물의 혼합에 사용하는 것이다.
설치 본체(1) 자체는 이동 부품을 가지지 않아, 혼합 프로세스는 흐름 유체 자체를 통해 발생된다. 이동 설치물이 없다는 것이, 그러한 혼합기를 정적 혼합기라고 지칭하는 주된 이유라고 볼 수 있다. 설치 본체(1)는, 동시에 관형 하우징의 길이방향 축인 길이방향 축(10)을 가진다. 길이방향 축(10)은 주 흐름 방향에 놓이는데, 즉, 어떠한 설치물 또는 매니폴드로 없는 관형 하우징 내에 존재하는 흐름의 방향에 놓인다. 설치 본체(1)는 또한 직경(36)을 가진다. 길이방향 축에 대해 직각으로 혼합 공간(20)을 관통하여 임의의 바람직한 지점에 평면(21, 121)이 적용되면, 설치물이 없는 관형 혼합기 하우징의 단면 흐름 영역에 실질적으로 대응하는 단면 흐름 영역(22, 122)이 발생된다. 이러한 점에서 설치 본체(1)는 평면(21, 121)에 의해 교차되어 단면 흐름 영역(23, 123)이 발생된다는 것에 유의하여야 한다.
따라서, 단면 흐름 영역(22, 122)의 값은 벽 부재의 영역에서 관형 혼합기 하우징의 단면 흐름 영역의 값보다 작다. 단면 영역은 최대로 단면 흐름 영역(22, 122)의 1/5에 달한다. 벽 부재의 설계에 있어서, 설치 본체의 제조를 위한 중합체의 재료의 필요량이 가능한 한 감소되도록 가능한 한 얇은 벽을 가지도록 노력하였다. 단면 흐름 영역의 1/5의 비율은, 점성 유체 또는 페이스트와 같이 고압에서 혼합기를 통하여 이송되어야 하는 유체에 대해 필요하다. 이러한 경우에, 혼합기의 일정한 기계적 안정성이 필요하다. 점성도가 낮은 유체 또는 더 짧은 혼합기에 대해, 상기 비율은 1/10 이하, 심지어는 1/20 이하까지 감소될 수 있다.
혼합 공간을 2개의 동일한 부분으로 분할하는 하나 이상의 대칭 평면을 가진 설치 본체(1)에 대해, 길이방향 축은 이러한 대칭 평면에 배치된다. 설치 본체(1)는, 유체 흐름을 분할하는 작용을 하거나 유체 흐름을 길이방향 축으로부터 편차된 방향으로 편향시키는 작용을 하는 하나 이상의 벽 부재(2, 3, 4, 8, 9)를 포함한다. 일반적으로, 유체는 벽 부재의 양쪽에서 흐른다.
벽 부재(2)는, 실질적으로 혼합 공간의 폭 또는 직경에 걸쳐서 일반적으로 관형 하우징의 벽까지 연장되는 제1 광폭면(5)을 가진다. 벽 부재(2)는, 제1 광폭면(5)의 하류에 배치되는 제2 광폭면(6)을 가진다. 도 1에 따라, 제2 벽 부재(8)는 제2 광폭면(6)에 연결되고, 그 뒤에 제3 벽 부재(3)가 온다. 제4 벽 부재(9)는 제3 벽 부재(3)의 하류에 배치되며 제5 벽 부재(4)에 의해 연결된다. 벽 부재(2)는 길이방향 축(10)에 대해 경사각을 가져, 제1 광폭면(5)에 의해 형성된 2개의 부분의 흐름이 편향된다.
도면에 도시되지 않은 더욱 간단한 변형예에 따르면, 인접 설치 본체(101)의 벽 부재(102)는 제1 벽 부재(2)와 연결될 수 있다. 인접 설치 본체(1, 101)는 바람직하게 서로에 대해 회전되어 배치되는데, 특히 서로에 대해 90°의 각도로 회전된다. 따라서 도 1에 따른 설치 본체(1, 101)는, 길이방향 축(10)에 대해 각도를 가지고 교대로 배치되는 일련의 벽 부재(2, 3, 4, 102, 103, 104), 및 길이방향 축에 대해 평행하게 정렬되는 중간편(8, 9, 108, 109)을 포함한다. 설치 본체(101)는 설치 본체(1)에 대해 180° 회전된다.
제2 실시예의 정적 혼합기를 위한 설치 본체(1)가 도 2에 도시되어 있다. 설치 본체는, 이 경우에 사각형 또는 다이어몬드 모양의 단면 흐름 영역 또는 원형 또는 타원형 단면 흐름 영역으로 선택적으로 이루어질 수 있는 관형 하우징에 설치하기 위한 작용을 한다. 설치 본체(1)는, 사각형 표면과 벽 두께(7)에 대응하는 단면 영역(23)을 가진 플레이트 모양의 부재로서 이루어지는 단일 벽 부재(2)로 구성된다. 단면 영역(23)은, 주 흐름 방향에서 플레이트 모양의 부재의 대칭축에 대응하는 길이방향 축(10)에 대해 직각으로 놓이는 평면(21)과 플레이트 모양의 부재의 단면 영역으로서 형성된다.
설치 본체와 같은 흐름 편향 설치물을 없는 혼합 공간을 통한 유체의 흐름을 주 흐름 방향이라고 정의한다. 플레이트 모양의 부재는 제1 광폭면(5), 제2 광폭면(6), 및 제1 광폭면(5)과 제2 광폭면(6)을 연결하는 2개의 길이방향 면(25, 35)을 가진다. 제1 광폭면과 제2 광폭면은, 벽 부재(2)의 양쪽에 걸치는 혼합 공간(20)을 2개의 부분으로 분할하는데, 도 2의 경우에는 2개의 반부로 분할한다. 벽 부재(2)를 따른 유체의 흐름이 편향될 수 있도록, 제2 광폭면(5)은 길이방향 축(10) 주위로 제2 광폭면(6)에 대해 비틀려, 2개의 길이방향 면(25, 35)은 각각 나선형 구조의 나선형 라인 또는 면을 형성한다. 도 2에 도시된 벽 부재에서, 제1 광폭면(5)은 제2 광폭면(6)에 대해 180° 회전된다. 길이방향 면(25, 35)은 바람직하게 길이방향 면(25, 35)을 둘러싸는 관형 하우징과 접촉되거나 관형 하우징으로부터 작은 간격을 두고 배치되어, 유체의 부분적 흐름이 관형 하우징의 내벽을 따라 방해받지 않으면서 흘러 혼합 프로세스에서 제외된 상태로 유지되는 것을 피한다.
하나 이상의 추가적 설치 본체(101)가 설치 본체(1)와 연결될 수 있는데, 추가적 설치 본체(101)의 단면 영역(123)만 도시되었다. 단면 영역(123)의 제1 광폭면(105)은 설치 본체(1)의 제2 광폭면에 대해 각도를 가지고 배치된다. 도 2에서, 각도는 단면 흐름 영역(122)에서 측정하였을 때 90°에 달한다.
도 3은, 관형 하우징에 설치하기 위한 복수개의 설치 본체(1, 101, 201, 301, 401, 501)를 포함하는 정적 혼합기의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 제1 설치 본체(1)는, 제1 광폭면(5), 제2 광폭면(6), 제1 길이방향 면(25), 및 제2 길이방향 면(35)을 포함하는 사각형 단면을 가진 플레이트 모양의 벽 부재(2)로 이루어진다. 제1 광폭면(5)은, 도 1과 관련하여 정의된 흐름의 주 방향에 대해 직각으로 놓이는 단면 흐름 영역(22)을 나타내는 평면(21)에 배치된다. 2개의 길이방향 면(25, 35)은 또한 이 경우에 도시되지 않은 관형 하우징과 접촉되거나 관형 하우징으로부터 작은 간격을 가진다.
벽 부재(2)는, 제1 광폭면(5)의 에지에서의 편향을 제외하고는 편향이 무시될 수 있는 2개의 부분으로 흐름을 분할하는 막대 부재(26)의 작용을 한다. 이러한 이유로, 편향 부재(27)는 하류에 있는 막대 부재(26)와 연결된다. 편향 부재(27)는 바람직하게, 평면(21)에 대해 평행하게 정렬되거나 평면에 대해 경사각을 가지고 배치되는 평면에 배치되며, 경사각은 60°를 넘지 않고, 바람직하게 45°를 넘지 않으며, 특히 바람직하게는 30°를 넘지 않는다. 편향 부재(27)의 표면과 평면(21) 사이의 경사각이 작을 수록, 필요한 구조의 길이는 작아지지만 압력 손실은 더 커진다. 다시 말해서, 편향 부재의 표면은, 길이방향 축에 대해 45° 내지 90°, 바람직하게 45° 내지 90°, 특히 바람직하게는 45° 내지 90°의 각도로 정렬되는 횡방향 평면에 배치된다. 편향 부재(27)는 또한 도 1과 일치되게 벽 부재(3)로서 이해될 수 있지만, 도 1의 벽 부재와는 대조적으로, 혼합 공간(20)은 4개의 부분 공간으로 분할된다. 흐름이 관통하는 단면은 편향 부재에 의해 4개의 부분 공간 중에서 국부적으로 2개의 부분 공간으로 감소된다. 도 3에 따라, 이들 부분 공간 각각은, 단면 흐름 영역이 원형일 때 90°의 개방각을 가진 원호이다. 또는, 사각형 단면을 가진 혼합기 하우징에 대해 편향 부재가 마찬가지로 디자인될 때, 부분 공간 각각은 또한 사각형 단면을 가질 수 있다. 이 경우에, 도시된 편향 부재의 곡률 대신에, 사변형 편향 부재에, 관형 하우징의 도시되지 않은 내벽에 인접하는 에지가 구비되어야 할 것이다.
정적 혼합기의 또 다른 실시예가 도 4에 도시되어 있는데, 유체 흐름은 단면에서 2개 이상의 부분 흐름으로 분할될 수 있다. 도 4에 따른 플라스틱으로 된 정적 혼합기는, 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치 본체(1)를 포함하는데, 설치 본체(1, 101)는, 혼합 공간(20, 120)이 설치 본체(1, 101) 양쪽에 걸쳐질 수 있도록, 설치 본체(1) 내로 흐르는 유체의 방향으로 정렬되는 길이방향 축(10)을 가지며, 혼합 공간(20)은, 길이방향 축(10)에 대해 직각인 평면(21, 121)에서, 관형 혼합기 하우징의 단면 흐름 영역에 실질적으로 대응하는 단면 흐름 영역(22, 122)을 가지며, 설치 본체(1, 101)는, 유체 흐름을 분할하거나 유체 흐름을 길이방향 축으로부터 편차된 방향으로 편향시키기 위한 벽 부재(2, 3, 4, 102, 103, 104)를 포함한다. 단면 영역(23, 123)은 벽 부재(2, 3, 4, 102, 103, 104)와 평면(21, 121)의 교차에 의해 발생될 수 있고, 이러한 단면 영역(23, 123)은 혼합 공간(20, 120)의 단면 흐름 영역(22, 122)의 최대 1/5, 바람직하게 최대 1/10, 특히 바람직하게 최대 1/20에 달한다. 설치 본체(1)는 복수개의 벽 부재(2, 3, 4)를 포함하는데, 각각의 벽 부재(2, 3, 4)는, 제1 광폭면(5), 제2 광폭면(5), 제1 길이방향 면(25), 및 제2 길이방향 면(35)을 포함하는 실질적으로 사각형인 단면을 가진다. 각각의 벽 부재(2, 3, 4)는, 길이방향 면(25, 35)이 실질적으로 길이방향 축(10)의 방향으로 연장되고 제1 광폭면(5)과 제2 광폭면(6)이 길이방향 축에 대해 횡방향으로 연장되도록, 설치 본체(1) 내에 배치된다. 설치 본체는, 혼합 공간을 2개의 부분으로 분할하는 제2 벽 부재(2)를 포함한다. 제1 벽 부재(2)와 교차하는 2개 이상의 벽 부재(3, 4)가 제1 벽 부재(2)와 연결된다. 도 4에 따른 실시예에서 교차각은 90°에 달하지만 다른 값을 취할 수도 있다. 도 4에 따르면, 제1 벽 부재(2)는 하나 이상의 전이 부재(11, 12, 13, 111, 112, 113)를 통해 제2 벽 부재(3) 및 제3 벽 부재(4)에 연결된다. 전이 부재는, 도 3에 이미 도시된 바와 같이, 유체 흐름을 단면 흐름 영역의 일부 영역으로부터 다른 영역으로 편향시키도록 편향 부재로서 디자인될 수 있다.
인접 설치 본체(1, 101)는 하나 이상의 연결 부재(14, 15, 114, 115)를 통해 서로 연결될 수 있다. 그러한 연결 부재는 정적 혼합기의 굽힘 강성도를 증가시킨다. 또한, 연결 부재를 통해, 중합체 용융물은 제1 설치 본체(1)로부터 제1 설치 본체(101)(하류에 대치되는 임의의 또 다른 설치 본체)로 흐를 수 있다. 연결 부재가 존재하지 않으면, 벽 부재(3 또는 4)로부터 하류에 배치되는 벽 부재(102)로의 전이는, 이 경우에 벽 두께(7)에 대응되는 변 길이를 가질 2개의 사각형으로 이루어지는 공통 교차면 만으로 이루어질 것이다. 하류에 배치되는 설치 본체를 위한 전체 중합체 용융물은 이들 제한점을 통과할 것이며, 그것은 툴(tool) 내의 국부적 압력 피크(peak)를 발생시킬 것이다. 또한, 중합체 용융물이 장기간 머물면 사용시에 관형 혼합기 하우징에 가까이 놓이게 될 벽 부재의 영역이 발생될 것이고, 그것은 중합체 용융물의 변화를 발생시킬 것이며, 어떤 상황에서는 물리적 성질 및 균질성의 저하를 발생시킬 것이다. 특히 발포제를 포함하는 용융물이 발포 구조를 발생시키기 위해 사용될 때, 그러한 무효 공간은 사출 성형 프로세스에 이롭지 않을 것이다.
도 4에 도시된 방법과 유사하게, 도 1과 도 2를 간단하게 하기 위해 생략되었던 연결 부재가 또한 도 1 또는 도 2에 따른 실시예에 구비될 수 있다. 도 3의 전이 부재(27)는 마찬가지로 연결 부재의 기능을 충족시킨다.
인접 설치 본체(1, 101)는 도 4에 따라 길이방향 축(10) 주위로 180°의 각도로 회전된다. 상술한 실시예 중 임의의 실시예에 따른 설치 본체는 필요시 서로 결합될 수 있다. 특히, 혼합 효과를 향상시키기 위해 혼합 구조를 형성하도록 여러 가지 실시예의 설치 본체를 서로 결합시키기 위해 추가적 연결 부재가 구비될 수 있다.
상술한 실시예 중 임의의 실시예에 따른 정적 혼합기는, 비교적 복잡한 형상도 사출 성형 프로세스에서 실현될 수 있게 하는 플라스틱으로 이루어진다. 설치 본체(1, 101, 201, 301) 전체는 길이방향 크기(24)를 가지며, 단면 영역(23, 123) 각각은, 복수개의 설치 본체를 포함하는 특히 정적 혼합기를 위한 벽 두께(7)를 가진다. 벽 두께(7)에 대한 길이방향 크기(24)의 비는 적어도 40, 바람직하게 적어도 50, 특히 바람직하게는 적어도 75에 달한다. 유체 양이 작은 정적 혼합기의 바람직한 사용을 위해, 벽 두께(7)는 3mm 미만, 바람직하게 2mm 미만, 특히 바람직하게는 1.5mm 미만이다. 설치 본체(1, 101) 전체는 5mm 와 500mm 사이, 5mm 와 300mm 사이, 특히 바람직하게는 50mm 와 100mm 사이의 길이방향 크기(24)를 가진다.
실험 결과에 따르면, 제4 실시예에 따른 정적 혼합기는 발포 구조에서 60mm의 길이방향 크기 및 0.42mm의 평균 벽 두께로 제조될 수 있었다. 따라서, 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 143:1에 달한다. 그러한 혼합기는 12개의 설치 본체로 이루어진다.
또한, 제3 실시예에 따른 정적 혼합기는 발포 구조에서 100mm의 길이방향 크기 및 0.42mm의 평균 벽 두께로 제조될 수 있었다. 따라서, 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 238:1에 달한다. 이러한 혼합기는 24개의 설치 본체로 이루어진다.
도 1은, 본 발명에 따른 혼합기의 제1 실시예의 도면이다.
도 2는, 본 발명에 따른 혼합기의 제2 실시예의 도면이다.
도 3은, 본 발명에 따른 혼합기의 제3 실시예의 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따른 혼합기의 제4 실시예의 도면이다.

Claims (18)

  1. 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 정적 혼합기를 위한 설치 본체(1, 101)에 있어서,
    상기 설치 본체(1, 101)는 길이방향 크기, 직경(36), 및 벽 두께(7)를 가지며,
    상기 직경에 대한 상기 길이방향 크기의 비는 적어도 1에 달하고,
    상기 벽 두께(7)에 대한 상기 길이방향 크기의 비는 적어도 10에 달하며,
    상기 설치 본체(1, 101)는 사출 성형으로 제조된 발포 플라스틱 부품이고,
    상기 설치 본체(1, 101)의 상기 벽 두께에 대한 흐름 경로의 비는 적어도 10이며, 상기 흐름 경로는 주입점으로부터 상기 설치 본체(1, 101)의 대향 단부로 연장되어 있는,
    설치 본체.
  2. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 설치 본체(1, 101)가 길이방향의 축을 따라 앞뒤로 배치되어 있는, 설치 본체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 설치 본체(1, 101)는, 혼합 공간(20, 120)이 상기 설치 본체(1, 101)의 양쪽에 걸치도록, 상기 설치 본체(1, 101) 내로 흐르는 유체의 방향으로 정렬된 길이방향 축(10)을 가지며,
    상기 혼합 공간(20, 120)은, 상기 길이방향 축(10)에 대해 직각인 평면(21, 121) 내에 단면 흐름 영역(22, 122)을 가지고,
    상기 단면 흐름 영역은 상기 관형 혼합기 하우징의 상기 단면 흐름 영역에 대응하며,
    상기 설치 본체(1, 101)는, 유체 흐름을 분할하거나 유체 흐름을 길이방향으로부터 편차된 방향으로 편향시키기 위한 벽 부재(2, 3, 4, 8, 9, 102, 103, 104, 108, 109)를 포함하고,
    상기 벽 부재(2, 3, 4, 8, 9, 102, 103, 104, 108, 109)와 상기 평면(21, 121)의 교차에 의해 단면 영역(23, 123)이 발생될 수 있으며,
    상기 단면 영역(23, 123)은 상기 혼합 공간(20, 120)의 상기 단면 흐름 영역(22, 122)의 최대 1/5에 달하는,
    설치 본체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벽 부재(2, 3, 4, 8, 9, 102, 103, 104, 108, 109)의 상기 단면 영역(23, 123)은, 상기 혼합 공간이 2개의 부분 영역으로 분할될 수 있게 하는 제1 광폭면(5)을 형성하고 있는, 설치 본체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벽 부재(2)는 사각형 형상을 가지며,
    상기 제1 광폭면(5)에 대해 반대쪽에 배치되어 있는 제2 광폭면(6)은, 나선형 구조가 형성되도록, 상기 제1 광폭면(5)에 대해 소정 각도로 회전되어 있는,
    설치 본체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 벽 부재(2)는, 제1 광폭면(5)이 흐름 분할 에지를 형성하는 막대 부재(26)를 포함하며,
    상기 막대 부재는, 상기 흐름을 상기 혼합 공간(20)의 제1 부분 영역으로부터 상기 혼합 공간(20)의 제2 부분 영역으로 편향시키는 작용을 하는 편향 부재(27)에 인접하여 상기 제2 광폭면(6)을 포함하는,
    설치 본체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 광폭면(5)과 상기 제2 광폭면(6), 및 길이방향 면(25, 35)에 의해 경계가 지어진 상기 벽 부재의 면은 상기 설치 본체의 길이방향 축의 방향으로 정렬되어 있는, 설치 본체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 편향 부재의 면은, 상기 길이방향 축에 대해 45° 내지 90°의 각도로 정렬된 횡방향 평면에 배치되어 있는, 설치 본체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 편향 부재의 면은, 상기 길이방향 축에 대해 60° 내지 90°의 각도로 정렬된 횡방향 평면에 배치되어 있는, 설치 본체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 편향 부재의 면은, 상기 길이방향 축에 대해 75° 내지 90°의 각도로 정렬된 횡방향 평면에 배치되어 있는, 설치 본체.
  11. 제1항에 따른 설치 본체(1, 101)의 복수개가 길이방향 축을 따라 직렬로 배치되어 있는 정적 혼합기.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG161141A1 (en) * 2008-10-17 2010-05-27 Sulzer Mixpac Ag Static mixer
CH699958A1 (de) * 2008-11-27 2010-05-31 Medmix Systems Ag Statischer Mischer.
CN103118798B (zh) * 2010-07-20 2015-08-12 苏舍米克斯帕克有限公司 静力喷射混合器
CA2775346C (en) * 2011-07-22 2019-03-05 Sulzer Mixpac Ag Static mixer
CA2789725C (en) 2011-11-29 2019-08-06 Sulzer Mixpac Ag Mixing element for a static mixer
US9243853B2 (en) * 2011-12-19 2016-01-26 Ecodrain Inc. Heat exchanger
EP2614883B1 (de) 2012-01-11 2015-04-15 Sulzer Mixpac AG Mischelement und statischer Mischer
EP2629039A1 (en) 2012-02-17 2013-08-21 Armacell Enterprise GmbH Extensional flow heat exchanger for polymer melts
CN104661736B (zh) * 2012-05-24 2016-09-14 苏舍米克斯帕克有限公司 用于混合至少两种可流动组分的混合器
US9387448B2 (en) * 2012-11-14 2016-07-12 Innova Global Ltd. Fluid flow mixer
US10363526B2 (en) * 2015-08-07 2019-07-30 Nordson Corporation Entry mixing elements and related static mixers and methods of mixing
JP6645086B2 (ja) * 2015-09-18 2020-02-12 日本電気株式会社 流体混合装置
WO2017083737A1 (en) 2015-11-13 2017-05-18 Re Mixers, Inc. Static mixer
US10295512B2 (en) * 2015-12-08 2019-05-21 Dionex Corporation Multi-lumen mixing device for chromatography
US10232327B2 (en) * 2016-03-03 2019-03-19 Nordson Corporation Flow inverter baffle and associated static mixer and methods of mixing
CA2964399A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-12 Ecodrain Inc. Heat exchange conduit and heat exchanger
WO2018009272A1 (en) 2016-07-05 2018-01-11 Ineos Americas, Llc Method and apparatus for recovering absorbing agents in acid gas treatment
DE202016008417U1 (de) 2016-07-29 2017-11-10 TÜNKERS-NICKEL Dosiersysteme GmbH Mischkopf
CN110869111B (zh) * 2017-07-12 2022-10-28 诺信公司 具有三角形混合导管的静态混合器
US10722853B2 (en) * 2017-08-04 2020-07-28 Nordson Corporation Static mixer without mixing baffle sidewalls and associated mixing conduit
EP3485966A1 (en) * 2017-10-27 2019-05-22 Sulzer Mixpac AG Mixing segment, static mixer, dispensing assembly and method of mixing multi-component material
US11199179B2 (en) 2018-03-12 2021-12-14 Gary Alexander Watson Power generating apparatus and method
CN108722216A (zh) * 2018-06-12 2018-11-02 江苏普华盛包装科技有限公司 用于果粒饮料生产的静态混合器
CN109531851B (zh) * 2019-01-16 2023-08-01 浙江富士特硅橡胶材料有限公司 一种婴童用品用加成型液体硅橡胶混料装置
CN115397549A (zh) * 2019-12-11 2022-11-25 尤尼比奥股份公司 静态混合器元件和包括静态混合器元件的反应器
US20230248915A1 (en) * 2020-06-13 2023-08-10 Pharmaphdii, Llc Partitioned carpule, syringe, and system therefor, and methods of use thereof
US11813580B2 (en) * 2020-09-02 2023-11-14 Nov Canada Ulc Static mixer suitable for additive manufacturing

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL229424A (ko) * 1958-07-08 1900-01-01
US3195865A (en) * 1960-09-09 1965-07-20 Dow Chemical Co Interfacial surface generator
US3239197A (en) * 1960-05-31 1966-03-08 Dow Chemical Co Interfacial surface generator
US3328003A (en) * 1965-02-09 1967-06-27 Dow Chemical Co Method and apparatus for the generation of a plurality of layers in a flowing stream
US3406947A (en) * 1966-08-19 1968-10-22 Dow Chemical Co Interfacial surface generator
US3983196A (en) * 1972-03-13 1976-09-28 The Dow Chemical Company Method of injection molding structural foam having accurate mold surface reproductions
JPH0243932A (ja) * 1988-08-03 1990-02-14 Hisao Kojima ミキシングエレメント
JPH0872086A (ja) * 1994-09-02 1996-03-19 Asahi Chem Ind Co Ltd 低圧射出成形法
ATE198839T1 (de) * 1995-06-21 2001-02-15 Sulzer Chemtech Ag In einem rohr angeordneter mischer
DE59605822D1 (de) * 1996-07-05 2000-10-05 Sulzer Chemtech Ag Winterthur Statischer Mischer
JPH10119078A (ja) * 1996-10-24 1998-05-12 Sumitomo Chem Co Ltd 発泡体の製造方法、樹脂組成物及び発泡体
US6884823B1 (en) * 1997-01-16 2005-04-26 Trexel, Inc. Injection molding of polymeric material
JPH11179752A (ja) * 1997-12-25 1999-07-06 Nippon Polychem Kk 自動車内装品の成形方法
ATE308375T1 (de) * 2000-02-17 2005-11-15 Sulzer Chemtech Ag Statischer mischer
JP2003041037A (ja) * 2001-07-31 2003-02-13 Daikin Ind Ltd 樹脂成形品の製造方法
US20030048694A1 (en) * 2001-09-12 2003-03-13 Tah Industries Inc. Material mixing device and method
US6793192B2 (en) * 2002-03-04 2004-09-21 The Procter & Gamble Company Process of making integral three-dimensional articles, and mold for making such articles
DE50200013D1 (de) * 2002-03-22 2003-07-31 Sulzer Chemtech Ag Winterthur Rohrmischer mit einem longitudinalen Einbaukörper
US6773156B2 (en) * 2002-07-10 2004-08-10 Tah Industries, Inc. Method and apparatus for reducing fluid streaking in a motionless mixer
US20040141413A1 (en) * 2002-12-06 2004-07-22 Wilhelm A. Keller Static mixer
DE502004006983D1 (de) * 2003-08-26 2008-06-12 Sulzer Chemtech Ag Statischer Mischer mit polymorpher Struktur
TWI417135B (zh) * 2007-06-22 2013-12-01 Sulzer Chemtech Ag 靜態混合元件
SG161141A1 (en) * 2008-10-17 2010-05-27 Sulzer Mixpac Ag Static mixer
CA2775346C (en) * 2011-07-22 2019-03-05 Sulzer Mixpac Ag Static mixer
US9242214B2 (en) * 2011-10-31 2016-01-26 Nordson Corporation Reconfigurable mixing baffle for static mixer and method for making a static mixer
CA2789725C (en) * 2011-11-29 2019-08-06 Sulzer Mixpac Ag Mixing element for a static mixer
EP2614883B1 (de) * 2012-01-11 2015-04-15 Sulzer Mixpac AG Mischelement und statischer Mischer

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