KR20000032383A - Apparatus for supplying gas for ultra-fine foaming - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A supply device of gas for ultra-fine foaming is provided to make possible continuous molding, to be applied for massive producing process, to reduce energy consumption and to secure stability in continuous molding work by controlling super-critical fluid supplied to a barrel by adjusting the timing needed for the molding work using an ultra-fine foaming molding apparatus. CONSTITUTION: An intrusion screw(51) is shifted to the left by receiving the signals of a molding apparatus control part(61). A high molecular material(70) in a hopper(53) is supplied to a barrel(50) of the molding apparatus. The high molecular material is molten by the rotation of the intrusion screw and the heating by a heater(52), and blended with carbon dioxide that is supercritical fluid supplied from a gas supply piece via a gas injection hole of the barrel. The carbon dioxide in a storage tank(54) is flowed into a compressor(55) to be compressed and stored in a pressure tank(56) via a first valve(60a). The first valve is opened and closed by the pressure of the pressure tank. The carbon dioxide in the pressure tank is transferred to a high pressure tank(57) via a second valve(60b) opened and closed by a controller(B). The high pressure tank changes the carbon dioxide supplied from the pressure tank to supercritical fluid state. A controller(C) receiving signals from the control part(61) opens and closes a third valve(60c) and a fourth valve(60d) on a supply pipe to inject the carbon dioxide to the barrel. After the completion of the injection of the supercritical fluid, third and fourth valves are closed to stop the supply of the supercritical fluid.

Description

초미세 발포성형용 가스 공급장치Ultra fine foaming gas supply device

본 발명은 플라스틱의 사용량을 줄이기 위하여 미세한 기포를 고분자 재료 내부에 형성시키는 초미세 발포성형 기술에 관한 것으로서, 특히 압축가스를 초임계유체로 만든 후 성형 장치의 신호에 따라 성형장치의 실린더 내로의 압축가스 공급을 제어할 수 있는 초미세 발포성형용 가스 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-fine foam molding technique for forming a fine bubble inside the polymer material in order to reduce the amount of plastic used, in particular the compression gas is made into a supercritical fluid and then compressed into the cylinder of the molding apparatus according to the signal of the molding apparatus It relates to an ultra-fine foam molding gas supply device that can control the gas supply.

플라스틱은 인류가 개발한 발명품 중에서 가장 유용하게 사용되고 있는 제품이다. 플라스틱은 여러 가지의 고분자재료를 이용하여 필요한 물품의 모양으로 성형하여 사용하고 있으며, 최근 플라스틱의 사용량을 줄이고 플라스틱 제품의 무게를 줄이기 위하여 고분자재료의 내부에 극히 미세한 크기, 요컨대 0.1∼30㎛ 크기의 기포를 생성하여 제품을 성형하는 초미세 발포성형 기술이 개발되었다. 초미세 발포성형 기술은 플라스틱 제품의 무게를 가볍게 하고 재료비를 절감시키기 때문에 사용빈도가 점차 증대되고 있다.Plastic is the most useful product among human inventions. Plastics are used in various shapes of polymers to shape the necessary articles. Recently, in order to reduce the amount of plastics used and to reduce the weight of plastic products, the plastics have a very fine size, that is, 0.1 to 30㎛ size. Ultra-foam foaming technology has been developed to create bubbles and mold products. Ultra-fine foam molding technology is increasingly used because it reduces the weight of plastic products and reduces material costs.

초미세기포를 생성시키는 공정은 이산화탄소(CO2)와 같은 기체를 초임계상태에서 고분자재료에 침투시켜 포화시킨 후 압력을 저하시키고 온도를 상승시키면 열화학적 불안정이 야기되어 고분자재료에 포화되어 있는 이산화탄소가 핵이되어 팽창됨으로써 기포가 생성되는 원리를 이용한 것이며, 기포의 성장을 억제하기 위해서 냉각공정을 추가로 거치게 된다. 이러한 원리를 연속공정에 적용하여 개발된 것이 압출공정에 의한 초미세 발포성형 기술이다.In the process of generating ultra-mini-foam, carbon dioxide (CO 2 ) is saturated with carbon dioxide saturated in the polymer material due to thermochemical instability due to infiltration and saturation of gas such as carbon dioxide (CO 2 ) in the supercritical state. It is based on the principle that bubbles are generated by being expanded to become a nucleus, and further undergo a cooling process to suppress the growth of bubbles. Developed by applying this principle to the continuous process is the ultra-fine foam molding technology by the extrusion process.

도 1은 종래의 초미세압출 성형장치를 도시한 도면으로서, 초미세압출 성형장치는 압출기 배럴(11)의 내부에 설치된 압출기 스크류(14)와, 상기 배럴(11)의 내부로 고분자 물질을 공급하기 위한 호퍼(13)와, 상기 배럴(11)의 주위에 설치되어 배럴(11) 내부의 고분자물질을 용융시키는 히터(12)와, 유체가 저장되어 있는 저장탱크(15)와, 저장탱크(15)로부터 공급된 유체를 초임계상태로 압축하여 상기 배럴(11)로 공급하는 압축기(16)와, 초임계유체가 포화된 고분자재료가 압출되는 압출기 금형(17)으로 구성되어 있다.1 is a view showing a conventional ultra-extrusion molding apparatus, the ultra-extrusion molding apparatus is an extruder screw 14 installed in the extruder barrel 11, and supplies a polymer material into the barrel (11) A hopper 13, a heater 12 installed around the barrel 11 to melt the polymer material inside the barrel 11, a storage tank 15 in which a fluid is stored, and a storage tank ( 15 is composed of a compressor 16 for compressing the fluid supplied from the supercritical state into the barrel 11 and an extruder mold 17 through which a polymer material saturated with a supercritical fluid is extruded.

상기와 같이 구성된 종래의 초미세압출 성형장치는 초임계유체가 포함된 고분자 용융물질을 압출하여 압출성형된 제품 내부에 미세한 기포가 형성되도록 하고 있다.The conventional ultra-extrusion molding apparatus configured as described above is to extrude the polymer melt material containing the supercritical fluid to form fine bubbles in the extruded product.

히터(12)에 의해 가열되고 있는 압출기 배럴(11)의 내부로 고분자재료가 호퍼(13)를 통해 공급되면, 압출기 스크류(14)에 의해 고분자재료가 혼련 용융된다. 이때, 저장탱크(15)에서 유체(CO2)가 압축기(16)를 통해 배럴(11) 내부로 공급되는데, 유체는 압축기(16)를 통과하면서 초임계 상태가 된다. 초임계 상태의 유체가 배럴(11)의 내부로 주입되어 압출기 스크류(14)에 의해 고분자재료와 혼련되면, 초임계유체인 이산화탄소가 포화된 고분자재료가 만들어진다.When the polymer material is supplied through the hopper 13 into the extruder barrel 11 being heated by the heater 12, the polymer material is kneaded and melted by the extruder screw 14. At this time, the fluid CO 2 is supplied into the barrel 11 through the compressor 16 in the storage tank 15, and the fluid is in a supercritical state while passing through the compressor 16. When the supercritical fluid is injected into the barrel 11 and kneaded with the polymer material by the extruder screw 14, a polymer material saturated with carbon dioxide, which is a supercritical fluid, is produced.

이산화탄소가 포화된 고분자 재료가 압출기 금형(17)에 주입되면, 압출기 금형(17)은 압력 컨트롤러(25)에 의해 상기 저장탱크(15)와 동일한 포화압력이 유지되는 압력용기(24) 내부에 고분자재료를 공급한다. 이후, 고분자재료는 일정한 온도를 가지는 로울러(21)를 통과한 후, 낮은 압력을 가지는 제2압력용기(20)에 공급되어 고분자 재료 내부에 기포가 생성되어 팽창되도록 한다. 발포된 고분자재료의 발포상태가 유지되도록 고분자재료는 냉각로울러(23)를 거쳐 가열히터(22)를 통과하고, 그에 따라 초미세 발포가 이루어진 압출제품이 만들어진다.When the carbon dioxide saturated polymer material is injected into the extruder mold 17, the extruder mold 17 is polymerized inside the pressure vessel 24 in which the same saturation pressure as that of the storage tank 15 is maintained by the pressure controller 25. Supply the material. Thereafter, the polymer material passes through the roller 21 having a constant temperature, and is supplied to the second pressure vessel 20 having a low pressure to generate bubbles in the polymer material and expand it. The polymer material is passed through the heating heater 22 through the cooling roller 23 so that the foamed state of the foamed polymer material is maintained, thereby making an extruded product made of ultra-fine foaming.

도 2는 종래의 초미세사출 성형장치가 도시된 도면으로서, 초미세사출 성형장치는 압력용기(33)에 저장된 초임계유체 CO2가 밸브(33')를 통해 사출기 배럴(30) 속으로 주입되어 호퍼(32)에서 공급된 고분자재료와 사출 스크류(31)에 의해 혼합된다. 고분자재료에 혼합된 CO2는 혼합기(34)를 거치면서 더욱 작은 크기로 만들어지고, 확산장치(36)에서 CO2가 고분자재료에 확산되면서 단상(single phase)의 CO2가 포화된 고분자재료가 얻어진다. 이 고분자재료를 가열히터(35)를 이용하여 급속히 가열하면 고분자재료의 내부에 기포가 형성된다. 이때, 사출기 배럴(30)의 내부에서 생성된 기포가 성장되지 않도록 고압을 유지시켜야 하는 것은 주지의 사실이다.2 is a view showing a conventional ultra-fine injection molding apparatus, the ultra-fine injection molding apparatus is injected into the injection barrel 30 through the supercritical fluid CO 2 valve 33 'stored in the pressure vessel 33 And mixed with the polymer material supplied from the hopper 32 and the injection screw 31. The CO 2 mixed with the polymer material is made smaller in size through the mixer 34. In the diffusion device 36, the CO 2 is dispersed in the polymer material and the polymer material in which the single phase CO 2 is saturated Obtained. When the polymer material is rapidly heated using the heating heater 35, bubbles are formed in the polymer material. At this time, it is well known that the high pressure must be maintained so that the bubbles generated inside the injection barrel 30 do not grow.

내부에 기포가 생성된 용융된 고분자재료가 금형(38)의 캐비티(38')에 주입되어 응고되면 요구되는 사출제품을 얻을 수 있다. 물론, 상기 캐비티(38') 내부는 충진공정 도중에 기포가 성장되지 않도록 일정 압력을 유지시켜야 하며, 이는 압력용기(37)의 고압 가스를 이용하여 해결할 수 있다. 즉, 충진공정이 진행되는 도중에는 압력용기(37)의 밸브를 열어 캐비티(38')에 고압이 인가되도록 하여 기포의 성장을 억제한다.When the molten polymer material having bubbles generated therein is injected into the cavity 38 'of the mold 38 and solidified, a required injection product can be obtained. Of course, the inside of the cavity 38 ′ must be maintained at a constant pressure so that bubbles do not grow during the filling process, which can be solved by using a high pressure gas in the pressure vessel 37. That is, while the filling process is in progress, the valve of the pressure vessel 37 is opened so that a high pressure is applied to the cavity 38 ', thereby suppressing the growth of bubbles.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 초미세 발포 성형장치는 초임계유체의 주입을 정확하게 제어할 수 없어 초임계유체가 필요한 시점에 단속적으로 공급을 받아야 하는 사출공정에서는 사용이 불가능한 문제점이 있다.However, the conventional ultra-fine foam molding apparatus configured as described above has a problem that it is impossible to use the injection process in which the supercritical fluid needs to be intermittently supplied when the supercritical fluid is not controlled accurately.

초미세압출 성형장치에서의 가스 공급장치의 요소인 저장탱크(15)와 압축기(16)는 압출성형이 연속공정에 의해 초임계유체와 고분자재료의 혼련을 수행하므로 가스공급이 연속적으로 이루어더라도 관계없으나, 초미세사출 성형장치의 경우는 성형공정이 단속적으로 이루어지므로 초임계유체의 공급을 제어할 필요가 있다.The storage tank 15 and the compressor 16, which are the elements of the gas supply device in the ultra-extrusion molding apparatus, are extruded, and the supercritical fluid and the polymer material are kneaded by a continuous process. However, in the case of the ultra-fine injection molding apparatus, it is necessary to control the supply of the supercritical fluid because the molding process is intermittently performed.

즉, 초임계사출 성형장치에서는 초임계유체가 포화된 고분자재료가 금형(38)의 캐비티(38')에 사출되어 충진된 후 냉각공정을 거쳐야 하므로 단속성형이 이루어진다. 따라서, 호퍼(32)를 통해 공급된 고분자재료와 압력용기(33)를 통해 주입되는 초임계유체를 혼련하기 위해서는 사출 성형장치의 공정에 따라 초임계유체의 공급 타이밍을 일치시킬 필요가 있다.That is, in the supercritical injection molding apparatus, the supercritical fluid saturated polymer material is injected into the cavity 38 'of the mold 38 to be filled, and then subjected to a cooling process. Therefore, in order to knead the polymer material supplied through the hopper 32 and the supercritical fluid injected through the pressure vessel 33, it is necessary to match the supply timing of the supercritical fluid according to the process of the injection molding apparatus.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초미세 발포성형 장치를 이용한 성형 작업에서 요구되는 타이밍에 맞추어 초임계유체가 배럴에 공급되도록 제어할 수 있도록 함으로써, 연속 성형작업이 가능하도록 하고 대량생산 공정에 활용할 수 있으며 에너지의 절감 및 연속성형 작업에 대한 안정성을 확보할 수 있는 초미세 발포성형용 가스 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by allowing the supercritical fluid to be supplied to the barrel in accordance with the timing required in the molding operation using the ultra-fine foam molding apparatus, continuous molding operation is It is an object of the present invention to provide a gas supply device for ultra-foaming that can be used, can be utilized for mass production processes, and can secure energy saving and stability for continuous molding operations.

도 1은 종래의 초미세압출 성형장치가 도시된 구성도,1 is a configuration diagram showing a conventional ultra-extrusion molding apparatus,

도 2는 종래의 초미세사출 성형장치가 도시된 구성도,2 is a configuration diagram showing a conventional ultra-fine injection molding apparatus,

도 3a는 이산화탄소의 압력-비체적선도,3a is a pressure-specific volume diagram of carbon dioxide,

도 3b는 이산화탄소의 온도-비엔트로피선도,3b is a temperature-specific entropy diagram of carbon dioxide;

도 4는 본 발명에 의한 초미세 발포성형용 가스 공급장치가 도시된 구성도이다.Figure 4 is a block diagram showing a gas supply apparatus for ultra-fine foam molding according to the present invention.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

50 : 배럴 51 : 사출 스크류50: barrel 51: injection screw

52 : 히터 53 : 호퍼52: heater 53: hopper

54 : 저장탱크 55 : 압축기54: storage tank 55: compressor

56 : 압력탱크 57 : 고압탱크56: pressure tank 57: high pressure tank

58 : 가열히터 59 : 히터 컨트롤러58: heating heater 59: heater controller

60a,60b,60c,60d : 밸브 61 : 성형장치 제어부60a, 60b, 60c, 60d: valve 61: molding machine control unit

62 : 컨트롤러부 63,56',57' : 압력센서62: controller 63,56 ', 57': pressure sensor

57" : 온도센서 70 : 고분자물질57 ": Temperature sensor 70: Polymer

상기함 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배럴의 내부에 설치되어 용용물질을 사출하는 사출 스크류와, 상기 배럴의 내부로 고분자물질을 공급하는 호퍼와, 상기 배럴의 주위에 설치되어 배럴 내부의 고분자 물질을 용융시키는 히터와, 상기 사출 스크류의 동작을 제어하는 성형장치 제어부와, 상기 배럴의 내부로 초임계유체를 공급하여 용융물질의 내부에 극히 미세한 기포가 형성되도록 하는 가스 공급수단으로 구성된 초미세 발포성형 장치에 있어서, 상기 가스 공급수단은 유체가 저장되는 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 공급된 유체를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 유체가 일시 저장되는 압력탱크와, 상기 압축기와 압력 탱크 사이의 배관에 설치된 제1밸브와, 상기 압력탱크로부터 공급된 유체가 일시 저장되고 가열에 의해 저장된 유체가 초임계유체로 변화되는 고압탱크와, 상기 압력탱크와 고압탱크 사이의 배관에 설치된 제2밸브와, 상기 고압탱크의 주위에 설치된 가열히터와, 상기 고압탱크의 온도를 감지하여 상기 가열히터를 제어하는 히터 컨트롤러와, 상기 고압탱크의 초임계유체를 상기 배럴의 내부로 공급하는 공급배관에 설치된 제3밸브와, 상기 성형장치 제어부의 신호 및 각 탱크의 압력을 감지하여 각 밸브와 상기 압축기의 동작을 제어하는 컨트롤러부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is an injection screw installed in the barrel to inject the molten material, a hopper for supplying a polymer material into the barrel, and a polymer material installed in the barrel around the barrel Ultra-foam foam consisting of a heater for melting the gas, a molding apparatus controller for controlling the operation of the injection screw, and a gas supply means for supplying supercritical fluid into the barrel to form extremely fine bubbles in the molten material. In the molding apparatus, the gas supply means is a storage tank for storing the fluid, a compressor for compressing the fluid supplied from the storage tank, a pressure tank for temporarily storing the fluid compressed in the compressor, the compressor and the pressure tank The first valve installed in the pipe between the, and the fluid supplied from the pressure tank is temporarily stored and stored by heating A high pressure tank in which the loaded fluid is converted into a supercritical fluid, a second valve installed in a pipe between the pressure tank and the high pressure tank, a heating heater installed around the high pressure tank, and the temperature of the high pressure tank is sensed and heated. A heater controller for controlling a heater, a third valve installed in a supply pipe for supplying the supercritical fluid of the high pressure tank to the inside of the barrel, a signal of the molding apparatus control unit, and a pressure of each tank to sense a pressure of each valve and the Characterized in that it consists of a controller unit for controlling the operation of the compressor.

일반적으로 초미세 발포성형 장치에서 초미세기포를 가진 성형품을 제조하기 위해서는 성형장치의 배럴 내로 일정량의 초임계유체를 성형장치의 요구 타이밍에 맞게 공급하여야 한다. 성형장치의 배럴에 초임계 상태로 공급되는 유체는 고분자재료의 종류에 따라 각기 다른 종류가 사용되고 있다. 초임계유체로 사용되는 여러 가지 유체의 임계 상태를 나타내면 다음의 표 1과 같다.In general, in order to manufacture a molded article having ultra-fine foam in the ultra-foaming molding apparatus, a certain amount of supercritical fluid must be supplied into the barrel of the molding apparatus in accordance with the required timing of the molding apparatus. Different types of fluids are supplied to the barrel of the molding apparatus in a supercritical state depending on the type of polymer material. The critical states of the various fluids used as supercritical fluids are shown in Table 1 below.

또, 도 3에는 초임계유체로 사용되는 이산화탄소의 압력-비체적 선도와, 온도-비엔트로피 선도가 도시되어 있다.3 shows a pressure-specific volume diagram and a temperature-specific entropy diagram of carbon dioxide used as a supercritical fluid.

초임계 유체Supercritical fluid 임계온도(℃)Critical temperature (℃) 임계압력(psi)Critical pressure (psi) 이산화탄소(CO2)Carbon Dioxide (CO 2 ) 31.131.1 1071.31071.3 에탄(C2H6)Ethane (C 2 H 6 ) 32.332.3 708.3708.3 에틸렌(C2H4)Ethylene (C 2 H 4 ) 9.39.3 742.1742.1 질소(N2)Nitrogen (N 2 ) -147.0-147.0 492.3492.3 프레온-12Freon-12 115.7115.7 581.9581.9 산소(O2)Oxygen (O 2 ) -118.6-118.6 736.2736.2 암모니아(NH3)Ammonia (NH 3 ) 132.5132.5 1635.71635.7 물(H2O)Water (H 2 O) 374.2374.2 3208.13208.1

상기한 표 1에 나타낸 바와 같이 성형장치의 배럴에 공급되는 초임계유체는 종류에 따라 임계온도와 임계압력이 다르므로, 초임계유체를 만드는 가스 공급장치는 유체의 임계온도와 압력을 조절할 수 있어야 한다. 또, 고분자재료에 주입되는 초임계유체의 비율, 즉 용해도는 고분자재료의 종류에 따라 다르므로 성형장치의 배럴 내부로 주입되는 초임계유체의 공급량을 고분자재료의 종류에 따라 조절할 수 있어야 한다.As shown in Table 1, the supercritical fluid supplied to the barrel of the molding apparatus is different in the critical temperature and the critical pressure according to the type, the gas supply device for making the supercritical fluid should be able to control the critical temperature and pressure of the fluid do. In addition, since the ratio of the supercritical fluid injected into the polymer material, that is, the solubility depends on the type of the polymer material, the amount of supercritical fluid injected into the barrel of the molding apparatus should be controlled according to the type of the polymer material.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 초미세 발포성형용 가스 공급장치는 도 4에 도시된 바와 같이 배럴(50)의 내부에 설치되어 용용물질을 사출하는 사출 스크류(51)와, 상기 배럴(50)의 내부로 고분자물질을 공급하는 호퍼(53)와, 상기 배럴(50)의 주위에 설치되어 배럴(50) 내부의 고분자 물질을 용융시키는 히터(52)와, 상기 사출 스크류(51)의 동작을 제어하는 성형장치 제어부(61)와, 상기 배럴(50)의 내부로 초임계유체를 공급하여 용융물질의 내부에 극히 미세한 기포가 형성되도록 하는 가스 공급수단으로 구성된 초미세 발포성형 장치에 사용된다.The ultra-expandable foam gas supply device of the present invention is installed in the barrel 50, as shown in Figure 4 injection screw 51 for injecting a molten material, and the polymer material into the barrel (50) A hopper 53 for supplying, a heater 52 installed around the barrel 50 to melt the polymer material inside the barrel 50, and a molding apparatus controller for controlling the operation of the injection screw 51 ( 61) and a gas supply means for supplying a supercritical fluid into the barrel 50 to form extremely fine bubbles in the molten material.

본 발명의 요부인 상기 가스 공급수단은 유체가 저장되는 저장탱크(54)와, 상기 저장탱크(54)로부터 공급된 유체를 압축시키는 압축기(55)와, 상기 압축기(55)에서 압축된 유체가 일시 저장되는 압력탱크(56)와, 상기 압축기(55)와 압력 탱크(56) 사이의 배관에 설치된 제1밸브(60a)와, 상기 압력탱크(56)로부터 공급된 유체가 일시 저장되고 가열에 의해 저장된 유체가 초임계유체로 변화되는 고압탱크(57)와, 상기 압력탱크(56)와 고압탱크(57) 사이의 배관에 설치된 제2밸브(60b)와, 상기 고압탱크(57)의 주위에 설치된 가열히터(58)와, 상기 고압탱크(57)의 온도를 감지하여 상기 가열히터(58)를 제어하는 히터 컨트롤러(59)와, 상기 고압탱크(57)의 초임계유체를 상기 배럴(50)의 내부로 공급하는 공급배관에 설치된 제3밸브(60c)와, 상기 성형장치 제어부(61)의 신호 및 각 탱크(56,57)의 압력을 감지하여 각 밸브(60a,60b,60c)와 상기 압축기(55)의 동작을 제어하는 컨트롤러부(62)와, 상기 제3밸브(60c)와 가스주입구 사이에 설치되어 상기 고압탱크(57) 내부의 초임계유체 압력이 배럴(50) 내부의 압력에 비해 낮을 경우 배럴(50)로부터의 역류를 차단하는 제4밸브(60d)로 구성된다.The gas supply means, which is a main part of the present invention, includes a storage tank 54 in which a fluid is stored, a compressor 55 for compressing a fluid supplied from the storage tank 54, and a fluid compressed in the compressor 55. The pressure tank 56 temporarily stored, the first valve 60a installed in the pipe between the compressor 55 and the pressure tank 56, and the fluid supplied from the pressure tank 56 are temporarily stored and The high pressure tank 57 in which the fluid stored by the fluid is converted into a supercritical fluid, a second valve 60b installed in a pipe between the pressure tank 56 and the high pressure tank 57, and the surroundings of the high pressure tank 57. The heating heater 58 installed in the heater, the heater controller 59 for controlling the heating heater 58 by sensing the temperature of the high pressure tank 57, and the supercritical fluid of the high pressure tank 57 to the barrel ( The third valve (60c) provided in the supply pipe to be supplied to the inside of the 50, the signal of the molding apparatus control unit 61 and each tang Installed between the third valve (60c) and the gas inlet, the controller 62 for sensing the pressure of the (56, 57) to control the operation of each valve (60a, 60b, 60c) and the compressor (55) Thus, when the supercritical fluid pressure inside the high pressure tank 57 is lower than the pressure inside the barrel 50, the fourth valve 60d blocks the back flow from the barrel 50.

상기 압력탱크(56)에는 압력을 감지하기 위한 제1압력센서(56')가 설치되고, 상기 고압탱크(57)에는 제2압력센서(57')와 온도를 감지하는 온도센서(57")가 설치되며, 상기 배럴(50)의 가스주입구 주위에는 배럴(50) 내부에서의 용융된 고분자재료의 압력을 감지하는 제3압력센서(63)가 설치된다. 상기 컨트롤러부(62)는 상기 제1압력센서(56')의 신호에 따라 상기 압축기(55) 및 제1밸브(60a)를 제어하는 컨트롤러 A와, 상기 제2압력센서(57')의 신호에 따라 상기 제2밸브(60b)를 제어하는 컨트롤러 B와, 상기 성형장치 제어부(61)의 신호에 따라 제3밸브(60c) 및 제4밸브(60d)를 제어하는 컨트롤러 C와, 상기 제2압력센서(57')의 신호와 제3압력센서(63)의 신호를 비교하여 상기 제4밸브(60d)를 제어하는 컨트롤러 D로 구성된다.The pressure tank 56 is provided with a first pressure sensor 56 'for sensing pressure, and the high pressure tank 57 has a second pressure sensor 57' and a temperature sensor 57 "for sensing temperature. Is installed, and a third pressure sensor 63 is installed around the gas inlet of the barrel 50 to sense the pressure of the molten polymer material in the barrel 50. The controller 62 is provided with the first pressure sensor 63. The controller A controlling the compressor 55 and the first valve 60a according to the signal of the first pressure sensor 56 ', and the second valve 60b according to the signal of the second pressure sensor 57'. Controller B for controlling the controller, controller C for controlling the third valve 60c and the fourth valve 60d according to the signal of the molding apparatus controller 61, the signal of the second pressure sensor 57 'and And a controller D for comparing the signal of the third pressure sensor 63 to control the fourth valve 60d.

상기와 같이 구성된 본 발명의 초미세 발포성형용 가스 공급장치는 성형장치의 요구에 따라 초임계유체를 공급하여 사출성형 및 압출성형과 같이 대량생산 공정이 가능하도록 한다.The ultra-expandable foam gas supply device of the present invention configured as described above allows the mass production process such as injection molding and extrusion molding by supplying a supercritical fluid in accordance with the requirements of the molding apparatus.

성형장치 제어부(61)의 신호를 받아 사출 스크류(51)가 좌측으로 이동되면, 호퍼(53)의 고분자재료(70)가 성형장치의 배럴(50) 내부로 공급된다. 배럴(50) 내부로 공급된 고분자재료는 사출 스크류(51)의 회전과 히터(52)에 의한 가열에 의해 용융되고, 배럴(50)의 가스주입구를 통해 가스공급수단으로부터 공급된 초임계유체인 이산화탄소와 혼련된다. 이때, 가스주입구를 통해 배럴(50) 내부로 주입된 이산화탄소는 초임계 상태로 만들어져야 하므로 가스공급수단에서는 저장탱크(54)에 저장된 이산화탄소를 초임계유체로 변화시킨다.When the injection screw 51 is moved to the left in response to a signal from the molding apparatus control unit 61, the polymer material 70 of the hopper 53 is supplied into the barrel 50 of the molding apparatus. The polymer material supplied into the barrel 50 is melted by the rotation of the injection screw 51 and heating by the heater 52, and carbon dioxide, which is a supercritical fluid supplied from the gas supply means through the gas inlet of the barrel 50, Kneaded with. At this time, since the carbon dioxide injected into the barrel 50 through the gas inlet should be made in a supercritical state, the gas supply means changes the carbon dioxide stored in the storage tank 54 into a supercritical fluid.

저장탱크(54)의 이산화탄소는 압축기(55)로 유입되어 압축된 후 제1밸브(60a)를 통해 압력탱크(56)에 저장된다. 이때, 상기 제1밸브(60a)는 압력탱크(56)의 압력에 따라 개폐동작이 이루어진다. 즉, 컨트롤러 A가 압력탱크(56)의 압력을 감지한 제1압력센서(56')의 신호를 받아 제1밸브(60a)와 압축기(55)의 동작을 제어한다.The carbon dioxide of the storage tank 54 flows into the compressor 55 and is compressed and then stored in the pressure tank 56 through the first valve 60a. At this time, the first valve 60a is opened and closed according to the pressure of the pressure tank 56. That is, the controller A receives the signal of the first pressure sensor 56 ′ that senses the pressure of the pressure tank 56 to control the operation of the first valve 60a and the compressor 55.

압력탱크(56)에 저장된 이산화탄소는 컨트롤러 B에 의해 개폐되는 제2밸브(60b)를 통해 고압탱크(57)로 이동된다. 즉, 제2압력센서(57')가 고압탱크(57)의 압력을 감지하여 컨트롤러 B에 신호를 보내게 되고, 컨트롤러 B는 제2밸브(60b)의 개폐동작을 제어하여 압력탱크(56)에 저장되어 있던 압축된 이산화탄소를 고압탱크(57)로 공급한다.The carbon dioxide stored in the pressure tank 56 is moved to the high pressure tank 57 through the second valve 60b that is opened and closed by the controller B. That is, the second pressure sensor 57 ′ detects the pressure of the high pressure tank 57 and sends a signal to the controller B. The controller B controls the opening / closing operation of the second valve 60b to pressure tank 56. Compressed carbon dioxide stored in the supply to the high pressure tank (57).

고압탱크(57)는 압력탱크(56)로부터 공급된 이산화탄소를 초임계유체 상태로 변화시킨다. 즉, 온도센서(57")를 통해 이산화탄소의 온도를 감지한 히터 콘트롤러(59)가 가열히터(58)를 제어하여 이산화탄소를 가열함으로써 고압탱크(57) 내부의 이산화탄소가 초임계상태가 되도록 한다.The high pressure tank 57 changes the carbon dioxide supplied from the pressure tank 56 into a supercritical fluid state. That is, the heater controller 59 which senses the temperature of the carbon dioxide through the temperature sensor 57 "controls the heating heater 58 to heat the carbon dioxide so that the carbon dioxide inside the high pressure tank 57 is in a supercritical state.

성형장치 제어부로(61)부터 신호를 받은 컨트롤러 C는 공급배관상의 제3밸브(60c)와 제4밸브(60d)를 개폐시켜 고압탱크(57)에 저장된 초임계유체 상태의 이산화탄소를 배럴(50)의 가스주입구를 통해 배럴(50) 내로 주입하게 되고, 초임계유체의 주입이 완료되면 제3밸브(60c)와 제4밸브(60d)는 자동적으로 닫혀져 초임계유체의 공급을 중지시킨다.The controller C, which has received a signal from the molding apparatus control unit 61, opens and closes the third valve 60c and the fourth valve 60d on the supply pipe to discharge carbon dioxide in a supercritical fluid state stored in the high pressure tank 57 to the barrel 50 Injecting into the barrel 50 through the gas inlet of the), and when the injection of the supercritical fluid is completed, the third valve (60c) and the fourth valve (60d) is automatically closed to stop the supply of the supercritical fluid.

이때, 가스주입구 부근에 설치된 제3압력센서(63)가 가스주입구 부근의 용융된 고분자재료의 압력을 감지하여 컨트롤러 D에 전달하고, 컨트롤러 D는 제2압력센서(57')를 통해 전달된 고압탱크(57)의 압력과 가스주입구 주위의 압력을 비교하여 고압탱크(57) 측의 압력이 더 낮을 경우, 배럴(50) 내부의 이산화탄소 혼합 고분자재료가 고압탱크(57) 측으로 역류되지 않도록 제4밸브(60d)를 폐쇄하게 된다.At this time, the third pressure sensor 63 installed near the gas inlet detects the pressure of the molten polymer material near the gas inlet and transmits the pressure to the controller D. The controller D transmits the high pressure transmitted through the second pressure sensor 57 '. When the pressure of the tank 57 is compared with the pressure around the gas inlet, the pressure of the high pressure tank 57 is lower, so that the carbon dioxide mixed polymer material inside the barrel 50 does not flow back to the high pressure tank 57. The valve 60d is closed.

이와 같이, 본 발명의 초미세 발포성형용 가스주입장치는 성형장치의 요구에 따라 적절한 시기에 적절한 양의 초임계유체를 공급하여 초미세 발포성형이 원활하게 이루어지도록 하는 이점이 있다.As such, the ultra-expansion foam injection gas injection device of the present invention has an advantage of supplying an appropriate amount of supercritical fluid at an appropriate time according to the demand of the molding apparatus so that the ultra-foam foaming can be performed smoothly.

압축기와 압력탱크 및 유체를 초임계유체 상태로 변화시키는 고압탱크가 일괄적으로 구성되어 연속 성형작업이 가능하고 사출성형 및 압출성형과 같은 대량생산 공정에의 활용이 가능하다.Compressors, pressure tanks, and high pressure tanks that change fluids into supercritical fluids can be configured in a batch to enable continuous molding operations and to be used in mass production processes such as injection molding and extrusion molding.

압축기로부터 공급받은 압축가스가 압력탱크 압력의 정해진 범위를 초과하면 압축기의 동작을 중지시켜 압축가스의 공급을 차단하므로 압력탱크는 항상 일정한 용량을 유지하면서 고압탱크로의 압축가스 공급을 안정적으로 시행하고, 압축기의 불필요한 작동을 방지하여 에너지를 절감하고 압축기의 수명을 연장시킨다.When the compressed gas supplied from the compressor exceeds the specified range of the pressure tank pressure, the compressor is stopped and the supply of compressed gas is cut off. Therefore, the pressure tank always maintains a constant capacity and stably supplies the compressed gas to the high pressure tank. This prevents unnecessary operation of the compressor, saving energy and extending the life of the compressor.

고압탱크에 보관된 초임계유체를 성형장치의 작동과 연관하여 필요한 시점에 성형장치로 공급이 가능하고, 성형장치로부터 고압탱크로의 역류를 방지하여 연속성형 작업에 대한 안정성을 가질 수 있다.The supercritical fluid stored in the high pressure tank can be supplied to the molding apparatus at the necessary time in connection with the operation of the molding apparatus, and can prevent the reverse flow of the high pressure tank from the molding apparatus to have stability for continuous molding operation.

성형장치의 압력이 주입되는 초임계유체의 압력보다 높을 경우에 제4밸브가 차단되어 성형장치에서 역류된 고분자재료가 공급배관을 막는 것을 방지하여 연속성형작업이 이루어지도록 한다.When the pressure of the molding apparatus is higher than the pressure of the supercritical fluid to be injected, the fourth valve is blocked to prevent the polymer material flowed back from the molding apparatus to block the supply pipe so that the continuous molding operation is performed.

Claims (4)

배럴의 내부에 설치되어 용용물질을 사출하는 사출 스크류와, 상기 배럴의 내부로 고분자물질을 공급하는 호퍼와, 상기 배럴의 주위에 설치되어 배럴 내부의 고분자 물질을 용융시키는 히터와, 상기 사출 스크류의 동작을 제어하는 성형장치 제어부와, 상기 배럴의 내부로 초임계유체를 공급하여 용융물질의 내부에 극히 미세한 기포가 형성되도록 하는 가스 공급수단으로 구성된 초미세 발포성형 장치에 있어서,An injection screw installed inside the barrel to inject molten material, a hopper for supplying a polymer material into the barrel, a heater installed around the barrel to melt the polymer material inside the barrel, and In the ultra-fine foam molding apparatus comprising a molding apparatus control unit for controlling the operation and a gas supply means for supplying a supercritical fluid into the barrel to form an extremely fine bubble in the molten material, 상기 가스 공급수단은 유체가 저장되는 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 공급된 유체를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 유체가 일시 저장되는 압력탱크와, 상기 압축기와 압력 탱크 사이의 배관에 설치된 제1밸브와, 상기 압력탱크로부터 공급된 유체가 일시 저장되고 가열에 의해 저장된 유체가 초임계유체로 변화되는 고압탱크와, 상기 압력탱크와 고압탱크 사이의 배관에 설치된 제2밸브와, 상기 고압탱크의 주위에 설치된 가열히터와, 상기 고압탱크의 온도를 감지하여 상기 가열히터를 제어하는 히터 컨트롤러와, 상기 고압탱크의 초임계유체를 상기 배럴의 내부로 공급하는 공급배관에 설치된 제3밸브와, 상기 성형장치 제어부의 신호 및 각 탱크의 압력을 감지하여 각 밸브와 상기 압축기의 동작을 제어하는 컨트롤러부로 구성된 것을 특징으로 하는 초미세 발포성형용 가스 공급장치.The gas supply means is installed in a storage tank in which the fluid is stored, a compressor for compressing the fluid supplied from the storage tank, a pressure tank in which the fluid compressed in the compressor is temporarily stored, and a pipe between the compressor and the pressure tank. A first valve, a high pressure tank in which the fluid supplied from the pressure tank is temporarily stored, and a fluid stored by heating is changed into a supercritical fluid, a second valve provided in a pipe between the pressure tank and the high pressure tank, and the high pressure A heater valve installed around the tank, a heater controller sensing the temperature of the high pressure tank to control the heating heater, a third valve installed in a supply pipe for supplying the supercritical fluid of the high pressure tank to the barrel; And a controller unit for controlling the operation of each valve and the compressor by sensing a signal of the molding apparatus control unit and a pressure of each tank. Ultra-fine foam molding gas supply device characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고압탱크 내부의 초임계유체 압력이 배럴 내부의 압력에 비해 낮을 경우 배럴로부터의 역류를 차단하는 제4밸브가 상기 제3밸브와 가스 주입구 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 초미세 발포성형용 가스 공급장치.Ultra-high foam molding gas supply device characterized in that the fourth valve for blocking the back flow from the barrel is installed between the third valve and the gas inlet when the supercritical fluid pressure in the high pressure tank is lower than the pressure in the barrel . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력탱크에는 제1압력센서가 설치되고, 상기 고압탱크에는 제2압력센서와 온도를 감지하는 온도센서가 설치되며, 상기 배럴의 가스주입구 주위에는 배럴 내부에서의 초임계유체 압력을 감지하는 제3압력센서가 설치된 것을 특징으로 하는 초미세 발포성형용 가스 공급장치.A first pressure sensor is installed in the pressure tank, a second pressure sensor and a temperature sensor for sensing a temperature are installed in the high pressure tank, and a supercritical fluid pressure inside the barrel is detected around the gas inlet of the barrel. Ultra-fine foam molding gas supply device characterized in that the pressure sensor is installed. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 컨트롤러부는 상기 제1압력센서의 신호에 따라 상기 압축기 및 제1밸브를 제어하는 컨트롤러 A와, 상기 제2압력센서의 신호에 따라 상기 제2밸브를 제어하는 컨트롤러 B와, 상기 성형장치 제어부의 신호에 따라 제3밸브 및 제4밸브를 제어하는 컨트롤러 C와, 상기 제2압력센서의 신호와 제3압력센서의 신호를 비교하여 상기 제4밸브를 제어하는 컨트롤러 D로 구성된 것을 특징으로 하는 초미세 발포성형용 가스 공급장치.The controller unit controller A for controlling the compressor and the first valve in accordance with the signal of the first pressure sensor, controller B for controlling the second valve in accordance with the signal of the second pressure sensor, and the molding apparatus controller And a controller C for controlling the third valve and the fourth valve according to the signal, and a controller D for controlling the fourth valve by comparing the signal of the second pressure sensor with the signal of the third pressure sensor. Gas supply device for fine foam molding.
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