KR20100019097A

KR20100019097A - 트윈스크류 압출장치

Info

Publication number: KR20100019097A
Application number: KR1020080077956A
Authority: KR
Inventors: 윤병기; 이재헌
Original assignee: (주)세원엠텍
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18
Also published as: KR100975769B1

Abstract

본 발명은 재료의 원활한 혼합이 가능하고, 수분과 가스를 충분히 제거하여 균일하고 고품질의 성형품을 얻을 수 있는 트윈스크류 압출장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 단축스크류(20) 및 장축스크류(30)와, 케이싱(10)과, 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 개별적으로 회전구동하는 구동부(40)와, 호퍼(11)를 포함하는 트윈스크류 압출장치에 있어서, 케이싱(10)의 단축스크류(20)의 선단부 근처에는 장축스크류(30)의 믹싱부(31)와 연장부(32)를 연통하는 바이패스부(50)가 형성되고, 단축스크류(20)의 기단부로부터 바이패스부(50)의 입구(52) 사이의 단축스크류(20) 및 장축스크류(30)의 둘레부에는 정방향스크류(23,33)가 형성되고, 바이패스부(50)의 입구(52)부터 단축스크류(20)의 선단 사이의 단축스크류(20) 부분과 이에 대응하는 장축스크류(30) 부분의 둘레부에는 역방향스크류(24,34)가 형성되고, 상기 단축스크류(20)의 선단에 인접한 케이싱(10)에는 벤트공(16)이 형성된 트윈스크류 압출장치가 제공된다.

트윈스크류, 바이패스, 역방향스크류, 유량조절, 벤트부

Description

트윈스크류 압출장치 {Double screw extrusion apparatus}

본 발명은 트윈스크류 압출장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 재료의 원활한 혼합이 가능하고, 수분과 가스를 충분히 제거하여 고품질의 재료를 균일하게 원활하게 압출할 수 있도록 된 새로운 구조의 트윈스크류 압출장치에 관한 것이다.

트윈스크류 압출장치는 열가소성 폴리머, 무기물 및 첨가제 등을 혼합한 열가소성 플라스틱 성형제품을 성형하는 컴파운드 장치이다. 이러한 트윈스크류 압출장치는 실린더, 스크류, 감속기, 구동모터 및 실린더 온도제어장치 등으로 이루어지고, 압출성형되는 제품의 품질은 상기 실린더에 내장된 스크류에 의해 재료가 얼마나 균일하게 혼합되는가에 따라 달라진다.

그런데 종래의 트윈스크류 압출장치는 평행 배치된 두 개의 스크류가 동일한 속도로 회전하므로 재료의 혼합이 균일하게 이루어지지 못하여 상대적으로 제품의 품질이 만족스럽지 못하였다. 아울러 종래의 압출장치는 스크류의 선단에만 스크린장치가 구비되어 재료에 함유된 이물질이나 고형물이 충분히 제거되지 못하였고, 스크류 실린더의 중간에 벤트공이 형성되어 재료가 충분한 압력을 받지 못하여 탈기나 탈수가 충분히 이루어지지 못하고, 이 벤트공을 통해서 용융재료가 유출되기도 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 트윈스크류 압출장치의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본발명은 구조가 간단하면서도, 재료의 원활한 혼합과 압출이 가능하고, 탈기와 탈수가 충분히 이루어지고 함유된 이물질이나 고형물을 효과적으로 제거되어 고품질의 압출제품을 얻을 수 있는 새로운 구조의 트윈스크류 압출장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 상대적으로 길이가 짧은 단축스크류(20)와; 상기 단축스크류(20)에 인접하여 평행 연장되며 상기 단축스크류(20)와 동등한 길이의 믹싱부(31)와 이 믹싱부(31)보다 길게 연장되는 연장부(32)로 이루어진 장축스크류(30)와; 상기 단축스크류(20)가 수용되며 선단부가 막힌 단실린더부(12)와, 이 단실린더부(12)와 연통되고 장축스크류(30)가 수용되고 선단부는 개방된 장실린더부(13)를 포함하는 케이싱(10)과; 상기 단축스크류(20)와 장축스크류(30)의 기단부에 접속되어 이들 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 개별적으로 회전구동하는 구동부(40)와; 상기 케이싱(10)의 외부에 연결되어 재료를 투입하는 호퍼(11)를 포함하는 트윈스크류 압출장치에 있어서, 상기 케이싱(10)의 단축스크류(20)의 선단부 근처에는 장실린더부(13)의 믹싱부(31)와 연장부(32)를 연통하는 바이패스부(50)가 형성되고, 상기 단축스크류(20)의 기단부로부터 바이패스부(50)의 입구(52) 사이의 단축스크류(20) 및 장축스크류(30)의 둘레부에는 정방향스크류(23,33)가 형성되고, 바이패스부(50)의 입구(52)부터 단축스크류(20)의 선단 사이의 단축스크류(20) 부분과 이에 대응하는 장축스크류(30) 부분의 둘레부에는 역방향스크류(24,34)가 형성되고, 상기 단축스크류(20)의 선단에 인접한 케이싱(10)에는 벤트공(16)이 형성된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 바이패스부(50)에는 바이패스부(50)의 통로 단면적을 조절하는 유량조절밸브(54)가 구비된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 바이패스부(50)에는 적어도 하나의 스크린(56)이 횡단하도록 구비된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 구동부(40)는 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 서로 다른 속도비로 회전구동하는 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 장실린더부(13)의 연장부(32)는 상기 믹싱부(31)에 비해 단면이 확장된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 단축스크류(20)와 장축스크류(30)가 병렬배치되는 트윈스크류에서, 단축스크류(20)의 선단부 근처에는 장실린더부(13)의 믹싱부(31)와 연장부(32)를 연통하는 바이패스부(50)를 형성하고, 이 바이패스부(50)의 입구(52)부터 단축스크류(20)의 선단 사이의 단축스크류(20) 부분과 이에 대응하는 장축스크류(30) 부분에는 역방향스크류(24,34)를 형성하고, 상기 단축스크류(20)의 선단에 인접한 케이싱(10)에는 벤트공(16)이 형성되므로, 이 트윈스크류의 정방향스크류(23,33)에 의해 압출이송되는 용융재료가 역방향스크류(24,34)와 만나는 부위에서 더 이상 진행되지 않고 정체되어 더욱 압축되면서 바이패스부(50)를 통해 장축스크류(30)의 연장부(32)로 우회되어 이송되고, 정방향스크류(23,33)와 역방향스크류(24,34)가 만나는 부분에서 재료가 압축되면서 빠져나온 기체나 수분은 재료가 상대적으로 덜 압축되어 있는 단축스크류(20)의 선단부로 유출되어 이곳에 형성된 벤트공(16)을 통해 효과적으로 배출되므로, 압출장치의 탈기 및 탈수효율이 증대되어 고품질의 압출성형제품을 얻을 수 있다.

또한, 이렇게 형성된 바이패스부(50)에는 스크류가 통과되지 않는 재료의 중간 통로를 이루므로, 이 부위에 재료의 통과단면적을 조절하는 유량조절밸브(54)를 배치함으로써, 간단한 구조로써 소요의 압출조건에 맞추어서 재료의 이송속도 및 유량을 조절할 수 있다. 그리고 이러한 바이패스부(50)에 스크린(56)을 배치함으로써, 압출장치의 선단뿐만 아니라 중간에도 스크린(54)을 배치할 수 있어서 재료에 함유된 이물질이나 고형물을 더욱 확실하게 제거함으로써, 제품의 품질을 높일 수 있다.

또한, 상기 구동부(40)는 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 서로 다른 속도비로 회전구동함으로써, 스크류날개에 의해 회전이송되는 재료가 인접하는 스크류의 회전속도차에 의해 더욱 효과적으로 혼합된다. 그리고 장실린더부(13)의 연장부(32)는 믹싱부(31)에 비해 단면이 확장됨으로써, 트윈실린더의 전단의 이중 실린더의 넓은 단면적을 통해 압출 이송된 재료가 단일 실린더의 상대적으로 좁은 연장부(32)를 통해 이송될 때 정체되는 것을 억제하여 배출속도를 증대시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략적 단면구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 외부의 동력원인 도시안된 구동모터가 연결되는 동력전달부(41)를 포함하고 내부에 변속기어박스(42)를 포함하는 구동부(40)와, 이 구동부(40)의 기어박스(42)에 커플링(43)을 통해 각각 연결되는 한 쌍의 스크류(20,30)가 회전가능하게 결합된다. 이 한 쌍의 스크류(20,30)중 하나는 상대적으로 길이가 짧은 단축스크류(20)이고 다른 하나는 상대적으로 길이가 긴 장축스크류(30)이다. 이들 단축스크류(20)와 장축스크류(30)는 각각 케이싱(10)의 단실린더부(12)와 장실린더부(13)에 수용된다. 단축스크류(20)에 인접하며 단축스크류(20)와 동등한 길이를 가지는 장축스크류(20)의 부분은 믹싱부(31)를 이루어서 단축스크류(20)와 함께 투입된 재료를 믹싱하고, 이 믹싱부(31)로부터 길게 연장되는 부분은 장축스크류(30)의 부분은 연장부(32)를 이루어서, 압출되는 재료를 선단부까지 전진 이송시킨다. 이 케이싱(10)의 기단부 근방에는 호퍼(11)가 형성되어 재료가 투입된다.

단실린더부(12)와 장실린더부(13)는 길이방향을 따라 서로 연통되어 단축스크류(20)와 장축스크류(30)가 서로 인접하도록 배치되고, 단실린더(12)의 선단부는 막히고 장실린더(30)의 선단부는 개방되어 압출재료의 토출단을 이룬다. 그리고 이 케이싱(10)의 단축스크류(20)의 선단부 근처의 장실린더부(13)에는 돌출블록(51)이 형성되어 장실린더부(13)의 믹싱부(31)와 연장부(32)를 연결하는 바이패스부(50)가 형성된다. 이 바이패스부(50)는 믹싱부(31)의 후단부에 연통되는 입구(52)와 연장부(32)의 전단부에 면하는 출구(53)를 포함한다. 그리고 상기 단축스크류(20)의 선단에 인접한 단실린더부(12)의 끝단에는 벤트공(16)이 형성된다. 그리고 상기 바이패스부(50)의 중간에는 통로의 단면적을 조절하는 유량조절밸브(54)가 구비된다.

한편 단축스크류(20)와 장축스크류(30)의 둘레부에는 기단부로부터 상기 바이패스부(50)의 입구(52) 사이에 걸쳐서 정방향스크류(23,33)가 형성된다. 그리고 바이패스부(50)의 입구(52)로부터 단축스크류(20)의 선단 사이의 단축스크류(20)와 장축스크류(30)에는 역방향스크류(24,34)가 형성된다. 이러한 구조에 따라, 케이싱(10)의 호퍼(11)를 통해 투입된 재료들이 단축스크류(20)와 장축스크류(30)의 정방향스크류(23,33)를 따라 전진 이송되다가 역방향스크류(24,34)에 의해서 역방향으로 가압되어 바이패스부(50)의 입구(52)근방에서 재료가 더 이상 전진하지 못하 고 정체되면서 압축된다. 이에 따라 재료는 바이패스부(50)의 입구(52)로 유입되어 우회통로의 유량조절밸브(54)를 지나 장축스크류(30)의 연장부(32)의 선단부로 이송되어 장실린더부(30)의 연장부(32)를 따라 전진 이송된다.

그리고 정방향스크류(23,33)와 역방향스크류(24,34)가 만나는 부분에서 재료가 압축되면서 빠져나온 기체나 수분은 재료가 상대적으로 덜 압축되어 있는 단축스크류(20)의 선단부로 유출되어 이곳에 형성된 벤트공(16)을 통해 효과적으로 배출되므로, 압출장치의 탈기 및 탈수효율이 증대되어 고품질의 압출성형제품을 얻을 수 있다.

바람직하게는 이 장실린더부(30)의 연장부(32)는 믹싱부(31)에 비해 단면적이 확장되도록 구성한다. 이러한 구조에 따라 트윈스크류의 전단에서 이중 실린더의 넓은 단면적을 통해 압출 이송된 재료가 상대적으로 좁은 단일 실린더인 연장부를 지나면서 이송이 정체되는 것을 억제하여 배출속도를 증대시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 압출장치의 토출단을 이루는 케이싱(10)의 선단부에는 스크린(18)이 설치되어 용융된 압출재료 속에 함유된 이물질이나 고형물을 걸러내는 것에 더하여, 상기 바이패스부(50)의 유량조절밸브(54)에 인접하여 추가적인 스크린(56)이 횡단되도록 배치됨으로써, 재료 속에 함유된 이물질이나 고형물의 제거효율을 더욱 높여서 고품질의 압출성형제품을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 구동부(40)는 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 개별적으로 회전구동하면서 바람직하게는 서로 다른 회전속도로 구동한다. 단축스크류(20) 와 장축스크류(30)의 바람직한 속도비는 1:1.1 내지 1:1.25로 하는데, 이와 같이 양 스크류(20,30)의 회전속도비를 달리함으로써, 이들 스크류(20,30)의 날개에 접촉되거나 스크류 날개에 밀려서 이송되는 재료들의 전진속도에서 차이가 나므로, 동일한 속도로 이송되는 경우에 비해 재료가 뒤섞일 가능성이 증대되어 그만큼 재료의 믹싱효율이 증대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트윈스크류 압출장치의 구성도

Claims

상대적으로 길이가 짧은 단축스크류(20)와; 상기 단축스크류(20)에 인접하여 평행 연장되며 상기 단축스크류(20)와 동등한 길이의 믹싱부(31)와 이 믹싱부(31)보다 길게 연장되는 연장부(32)로 이루어진 장축스크류(30)와; 상기 단축스크류(20)가 수용되며 선단부가 막힌 단실린더부(12)와, 이 단실린더부(12)와 연통되고 장축스크류(30)가 수용되고 선단부는 개방된 장실린더부(13)를 포함하는 케이싱(10)과; 상기 단축스크류(20)와 장축스크류(30)의 기단부에 접속되어 이들 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 개별적으로 회전구동하는 구동부(40)와; 상기 케이싱(10)의 외부에 연결되어 재료를 투입하는 호퍼(11)를 포함하는 트윈스크류 압출장치에 있어서, 상기 케이싱(10)의 단축스크류(20)의 선단부 근처에는 장실린더부(13)의 믹싱부(31)와 연장부(32)를 연통하는 바이패스부(50)가 형성되고, 상기 단축스크류(20)의 기단부로부터 바이패스부(50)의 입구(52) 사이의 단축스크류(20) 및 장축스크류(30)의 둘레부에는 정방향스크류(23,33)가 형성되고, 바이패스부(50)의 입구(52)부터 단축스크류(20)의 선단 사이의 단축스크류(20) 부분과 이에 대응하는 장축스크류(30) 부분의 둘레부에는 역방향스크류(24,34)가 형성되고, 상기 단축스크류(20)의 선단에 인접한 케이싱(10)에는 벤트공(16)이 형성된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 바이패스부(50)에는 바이패스부(50)의 통로 단면적을 조절하는 유량조절밸브(54)가 구비된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바이패스부(50)에는 적어도 하나의 스크린(56)이 횡단하도록 구비된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치.
제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동부(40)는 단축스크류(20)와 장축스크류(30)를 서로 다른 속도비로 회전구동하는 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장실린더부(13)의 연장부(32)는 상기 믹싱부(31)에 비해 단면이 확장된 것을 특징으로 하는 트윈스크류 압출장치