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차세대형 동방향 회전 2축 스크루 압출기의 특징

전문가 제언: ○ 고분자 컴파운딩 설비에는 두 종류가 있다. 하나는 회분식(batch type)이고 다른 하나는 연속식이다. 전자는 주로 강력한 혼련을 위한 설비로 오픈 롤(open roll), Banbury Mixer라는 강력한 밀폐식 혼합기 및 전단력을 낮추어 발열을 줄인 가압식 니더(kneader)의 2종류가 있다. 후자의 연속식 컴파운딩 설비에는 많은 유명한 제조사가 있으나, 스위스의 Buss Cokneader, 미국의 FCM, 독일의 Coperion Werner & Pfleiderer의 동방향 회전 2축 스크루 압출기가 애용되어 왔다.

○ 연속식 컴파운딩 설비 중 2축 스크루 압출기는 유변학적으로 스크루․부품(screw element)의 깊은 연구로 전단속도는 적으며 토출량이 크고 저온 압출이 가능하여 열과 전단에 민감한 고기능 재료의 컴파운딩과 그래프트 가교 등 반응압출에 적합하다. 이들 설비에는 동방향 회전과 반대방향 회전의 두 종류가 있고 서로 다른 스크루 플라이트에 의한 맞물림(intermeshing)식 구조는 셀프 클리닝의 장점이 있다. 스크루․부품은 보통 1~3개의 돌출부(또는 날개: lobe, 條라고 번역)를 가진다.

○ 2축 스크루 압출기의 종래 컴파운딩 설비는 혼련 부품의 각 돌출부 첨각(tip angle)이 한 부품 내에서 모두 동일하여 전단속도 등 혼련 작업의 자유도가 적었다. 본문에서 유럽에 스크루․부품을 공급하여 신용과 기술을 축적한 인도의 Steer Engineering (P) Ltd.은 한 부품 내에서 각 돌출부의 첨각을 다르게 하여 전단속도의 최적화로 고 회전에서 용융온도 상승을 해결하여 프랙셔날 러브 부품(fractional rub element)이란 이름으로 미국 특허를 얻었다. 높은 기계 가공비 때문에 시도 못한 혼련 기술자들의 꿈을 성공시킨 것이다. 1.71의 큰 맞물림비(intermeshing ratio)로 자유용적이 증대하여 압출량이 증가하고 비에너지가 적다. 전단에 민감한 복합재료에 적합하다.

○ 본문에서 직경 80mm 이상의 큰 설비는 보이지 않는다. 우리나라에서도 대창정밀이 2축 스크루 압출기를 출시하였으며 더욱 파급효과가 있도록 기술을 전파해야 할 것이다.

저자: Shozo Kono
자료유형: 학술정보