JP2018526578A - 流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

液体配合物を高圧で溶融ポリマーに注入するための注入装置は、第１の一軸偏心ねじポンプ（ｐｃｐ）４のポンプ本体２６に浸水供給するように構成された、周囲温度及び圧力で液体配合物を含むリザーバを含む。第１のｐｃｐ４は、モータ６によって駆動され、液体配合物を、第１のｐｃｐの下流にあり、液体配合物の圧力を２００バール以上増大するように構成された第２のｐｃｐ８に正確に計量供給するように構成される。ポンプ８の下流に、押出機７７内に存在する加圧溶融ポリマーストリーム７５に入る出口１７を介した液体配合物の通過を制御するように構成された送出弁１４がある。

Description

本発明はポリマー材料に関する。より詳細には、ポリマー材料への、例えばポリエステル繊維の製造などにおけるポリエステルへの添加剤の組み込みに関するが、これらに限定されない。

浴染め又は原液着色により製造後の繊維に添加剤（例えば、着色剤、安定剤、艶消し剤、帯電防止剤、蛍光増白剤、加工助剤等）を組み込むことが公知である。しかしながら不利なことに、これは添加剤を繊維に浸透させるために大量の液体添加剤配合物を必要とし、プロセスに時間がかかることがあり、繊維は浸透工程後に乾燥しなければならない。さらに、原液着色のプロセスは、有意の量の水資源を使用し、水路汚染を含む環境問題に関連付けられている。

添加剤を含有するマスターバッチを使用して添加剤をポリマーに導入することも公知である。例えば、マスターバッチのペレット及びポリマーのペレットを、フィード開口部を介して押出機に導入し、２つの成分を一緒に溶融加工することができる。しかしながら、不都合なことに、押出機の全長は例えば色を変更する間に洗浄を必要とするので、押出機の洗浄は時間がかかり、また、固体ペレット化マスターバッチの投与及び取り扱い性は難しい場合がある。さらに、マスターバッチを使用して製造された材料、例えば紡績繊維のいくつかの特性は、有害な影響を受ける可能性がある。

添加剤を組み込む好適な方法は、液体配合物をポリマー溶融物に組み込むことである。この配合物は、溶融物に注入される前に添加剤が分散されたビヒクルを適切に含む。
液体配合物をポリマー溶融物に注入するためにギヤポンプを使用することが知られている。例えば、特許文献１は、ポリマー溶融物中に液体染料を注入するための装置及び方法を開示している。この染料を注入するための装置は、液体染料を含有するためのタンクを含み、タンクは気体圧力源に接続され、それにより、タンク内の染料に作用するガスクッションを生成し、染料が一定圧力下でフィードポンプの入口に送り出されるようになっている。ギヤポンプであるそのフィードポンプは、タンクと、同じくギヤポンプである計量ポンプの入口との間の染料フィードラインに接続されている。計量ポンプは、染料フィードラインを介してタンクに接続された入口と、溶融物搬送構成要素に接続するための出口とを有し、計量ポンプは、タンクから、溶融物搬送構成要素、例えば押出機中のポリマー溶融物へ、計量された量の染料を添加するように構成される。

特許文献２は、同じくギヤポンプを使用する、溶融ポリマー材料に流体配合物を注入するための装置を開示している。
不都合なことに、ギヤポンプは、二酸化チタンなどの研磨粒子を含む液体配合物がポンプ送給されるときに高レベルの磨耗を受け易いことが判明している。摩耗したギヤポンプは一般にコスト効率良く改修できないので（例えば、摩耗部品を削り直すことは高くつく）、その動作が不満足になるほど摩耗した後で交換される可能性がある。ギヤポンプの磨耗の問題は、液体配合物中に組み込む前にそのような研磨粒子を非常に小さな粒子サイズに粉砕することによってある程度対処することができる。しかしながら、これには時間と費用がかかり、金属性又は真珠光沢効果を付与することを意図したものなど一部の顔料は、比較的大きな粒子サイズで維持されなければならない。さらに、実用において、特に正確に計量された量の液体配合物を溶融ポリマー材料に高圧で注入する必要がある場合には、ギヤポンプを使用して満足のいく長期にわたる成果を達成することが困難であることが分かっている。これの１つの理由は、金属部品間の機械的シールを達成し、したがって圧力を発生させるためにギヤポンプが非常に厳しい公差に依存しているためである。しかしながら、より大きな顔料粒子を受け入れるために公差が広げられれば、非常に低い粘度の材料は十分に加圧されない。さらに、ギヤポンプの作用は、出口と入口との間に圧力差があるときに、ある量の液体がギヤを越えて「スリップ」バックすることを許容する。少量の「スリップ」は吸収することができるが、それは不利なことに液体をせん断し、局所的な加熱を引き起こす。せん断加熱は、ほとんどの添加剤配合物の粘度を低下させ、「スリップ」レベルをさらに増加させ、ポンプ内の熱の蓄積に対抗するために対策（例えば空気冷却又は液体冷却）を講じなければならないようになる。「スリップ」のレベルが増加すると、ギヤポンプの摩耗が加速され、同じ移動量に対してより多くのポンプの回転が必要となり、粒子が隙間を通って不利に戻されることを意味する。さらに、ギヤポンプの作用に関連する機械的圧力にさらされたときに、いくつかの固体成分が凝集して塊になる可能性があり、又はより大きな塊に押し込まれ、その結果、そのような塊を含む液体配合物がポリマー溶融物に注入されるときに問題が生じる。

米国特許第７，２７８，７７６号明細書 国際公開第２０１４／２０７４７２号パンフレット

本発明の目的は、上述した問題に対処することである。

本発明の第１の態様によれば、溶融ポリマー材料に流体配合物を注入するための装置が提供され、この装置は、装置の出口の上流の流体経路に直列に配置された第１の一軸偏心ねじポンプ（ｐｃｐ：ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ ｐｕｍｐ）と第２のｐｃｐとを含む。

好適には、前記第１のｐｃｐは前記第２のｐｃｐの上流にある。第１の導管が、好適には、第１のｐｃｐと第２のｐｃｐとの間に設けられる。前記第１の導管は２５ｍｍ未満の内径を有することができ、前記内径は少なくとも１ｍｍであることができる。

前記第１のｐｃｐは、大気圧よりも高い圧力で（適切に前記第１の導管を介して）第２のｐｃｐの入口に液体配合物を供給（例えば、浸水供給）するように好適には構成される。圧力は、好適には１００ＫＰａ（１バール）より高く、好適には２００ＫＰａ（２バール）より高く、より好適には２５０ＫＰａ（２．５バール）より高い。圧力は、適切には１０００ＫＰａ（１０バール）未満、好適には５００ＫＰａ（５バール）未満である。このような圧力を使用して液体配合物を第２のｐｃｐに導入すると、第２のｐｃｐは、以下に記載するような様々な有利な特徴を組み込むことができる。

前記第２のｐｃｐは、入口を含むポンプ本体を適切に含み、この入口を介して、液体配合物を、適切には前記第１のｐｃｐからの圧力下に、第２のｐｃｐに導入することができる。ポンプ本体は比較的小さな内部容積を含む。内部容積は、ポンプの入口を介して第２のｐｃｐに導入された液体配合物を含むことができる（第２のｐｃｐのロータ及びステータアセンブリの上流の）ポンプ本体の容積として適切に定義される。第２のｐｃｐの内部容積は、２００ｍｌ未満、好適には１５０ｍｌ未満、より好適には１２０ｍｌ未満であり得る。内部容積は、少なくとも３０ｍｌ又は少なくとも６０ｍｌであり得る。後述するように、比較的小さな内部容積が有利であり得る。

内部容積の長さは、２５０ｍｍ未満、好適には２００ｍｍ未満であり得、幅は７５ｍｍ未満、好適には５０ｍｍ未満であり得る。好適には、内部容積の長さは７５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内にあり、幅は１５ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内にある。

ポンプ本体は、第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリとｐｃｐのモータとの間に動作可能に接続された連結シャフトを適切に含む。連結シャフトは、トルク及び軸方向荷重を吸収するように適切に配置される。それは、２５ｍｍ未満、例えば１７ｍｍ未満の幅（例えば最大直径）を有してもよい。その幅（例えば最大直径）は、少なくとも５ｍｍであってもよい。幅（例えば最大直径）は、５〜２５ｍｍの範囲であってもよい。前記連結シャフトは、２５０ｍｍ未満、例えば１８０ｍｍ未満の長さを有してもよい。連結シャフトは、ロータが駆動軸に対して偏心した経路を描くことを可能するロータ／ステータアセンブリのロータに駆動トルクを効果的に伝達する最小限の長さを適切に有する。連結シャフトを短くすることは、第２のｐｃｐの内部容積を減少させるのに有効であり得る。連結シャフトは、少なくとも２０ｍｍの長さを有してもよい。長さは、２０〜２００ｍｍの範囲であってもよい。連結シャフトは、液体配合物を含むことができるｐｃｐの内部容積を画定するポンプ本体の壁の間に適切に配置される。連結シャフトは、その回転軸に対して垂直に測定された「ｐ」ｍｍの最大幅（又は、連結シャフトが好ましく円形断面を有する場合、直径）を有する。（連結シャフトの回転軸に対して垂直な同一ライン上で測定される）ポンプ本体の前記壁の間の距離は、「ｑ」ｍｍである。ｐ／ｑの比は、適切には少なくとも０．４、好適には少なくとも０．５、より好適には少なくとも０．５５である。それは適切には０．９未満又は０．８未満である。好適な実施形態では、連結シャフトの幅（寸法「ｐ」）は８０〜１８０ｍｍの範囲にある。連結シャフトの両側の隙間は１２ｍｍ未満、例えば１０ｍｍ以下であってもよく、それは少なくとも１ｍｍであってもよい。

連結シャフトは、ロータ／ステータアセンブリのロータが偏心回転することを可能にするように適切に配置される。１つ又は複数のジョイント、例えばユニバーサルジョイントが連結シャフトに結合されて、例えば、それをロータ／ステータアセンブリに接続してもよい。連結シャフト及びジョイントは、第２のｐｃｐの内部容積を減少させ、ｐｃｐポンプ本体の長さに沿って最適な距離「ｑ」を維持するように好適には設計される。

ポンプ本体の最小限の内部容積と、連結シャフトの長さに沿った滑らかで一貫した形状は、後続の流体配合物を用いて全体を流す第２のｐｃｐの能力を向上させる働きをし得る。１つの第２のｐｃｐを使用して複数種の液体配合物を流す、したがって操作する能力は、注入装置を使用して複数種の液体配合物を注入するコストを大幅に削減する働きをし得る。

第２のｐｃｐは、装置上でその場で流すことができ、又は後の使用前にコンディショニングされるように別のフラッシング装置に移されてもよい。
第２の液体配合物をポンプを通して供給することによって第２のｐｃｐを流すことができる。流体配合物が第２の流体配合物に十分に移行するまで、第２のｐｃｐから排出された物質を処分のために回収することができる。あるいは、第１の流体配合物から第２の流体配合物へ移行する間、移行流体は、流体配合物の移行が完了し製造された生成物の特長が一定になる時まで、監視される溶融ポリマー材料及び得られる最終生成物に送り出され続けてもよい。

あるいは、第２のｐｃｐは装置から取り出され、溶融ポリマー材料から洗い流されてもよい。この場合、第２のｐｃｐは、下流の送出しライン及び溶融ポリマー材料への注入位置に配置された弁アセンブリと共に、装置から取り外すことができる。このようにして戻された得られた清潔な第２のｐｃｐ及び関連する部品に、その後、溶融ポリマー材料への即時導入の準備ができている新しい流体配合物を詰めることができる。

前記第２のｐｃｐの前記ポンプ本体は、ポンプ本体内の液体配合物の圧力を監視するための圧力監視装置（Ｑ）（例えば、圧力変換器）を含むことができる。装置（Ｑ）は、ポンプ本体の壁を貫通して、例えば図２に示すボア３８内に延在することができる。

前記第２のｐｃｐはロータ／ステータアセンブリを適切に含む。好適には、前記ポンプ本体は、前記ロータ／ステータアセンブリに分離可能に固定可能である。
前記ロータ／ステータアセンブリは、複数の重なり合うキャビティを適切に含む。それは、エラストマーステータ、例えばゴム（例えば、ニトリルゴム）ステータを適切に含む。それは、金属製の、例えば鋼製の（例えば、ステンレス又はクロムメッキされた）ロータを含むことができる。ｐｃｐのキャビティは、０．０５ｍｌ〜１．２ｍｌの範囲の、例えば０．０６ｍｌ〜０．９ｍｌの範囲の容積を有してもよい。好適には使用時に１つの完全キャビティがポンプの１回転につき典型的に排出される。

前記ロータ／ステータアセンブリは、少なくとも１０個又は少なくとも２０個のキャビティを含むことができる。それは、６０個以上のキャビティを含むことができる。適切にはそれは９６個未満又は６０個未満のキャビティを含む。全てのキャビティの容積は、好適には実質的に同一である。

前記ロータ／ステータアセンブリは、１０００ｍｍ未満、好適には８００ｍｍ未満の長さを有することができる。長さは少なくとも１００ｍｍ、適切には少なくとも４００ｍｍとすることができる。それは、１００ｍｍ未満、例えば６５ｍｍ未満の幅（アセンブリの最も外側の壁の間で測定される）を有することができる。幅は少なくとも２０ｍｍであってもよい。

前記第２のｐｃｐは、少なくとも１００００ＫＰａ（１００バール）、より好適には少なくとも１５０００ＫＰａ（１５０バール）、特に少なくとも１９０００ＫＰａ（１９０バール）圧力を上昇させるように適切に配置される。

前記装置は、第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリの下流の液体配合物の圧力を監視するための圧力監視装置（Ｒ）（例えば、圧力変換器）を適切に含む。装置は、装置（Ｒ）からの圧力情報が処理ユニットと通信可能であるように適切に構成される。

前記装置は、好適には（必須ではないが）、例えば第２のｐｃｐへ液体配合物が入る直前の液体配合物の圧力を監視するために、第２のｐｃｐの上流の液体配合物の圧力を監視するための圧力監視装置（Ｓ）（例えば、圧力変換器）を含む。装置は、装置（Ｓ）からの圧力情報が前記処理ユニットと通信可能であるように適切に構成される。

前記装置は好適には第２のｐｃｐの下流に弁を含む。
前記第１のｐｃｐは、２〜２０個のキャビティ、好適には４〜１２個のキャビティ、より好適には６〜８個のキャビティを含むことができる。キャビティは、０．０５ｍｌ〜１．２ｍｌの範囲、例えば０．０６ｍｌ〜０．９ｍｌの範囲の容量を有することができる。前記第１のｐｃｐは、エラストマーステータ、例えばゴム（例えば、ニトリルゴム）ステータを含むロータ／ステータアセンブリを適切に含む。それは、金属製、例えば鋼製の（例えば、ステンレス又はクロムメッキされた）ロータを含むことができる。

第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリのキャビティの数を第１のｐｃｐのキャビティの数で割った比は、少なくとも６、好適には少なくとも８であり得る。それは、２０未満又は１５未満であり得る。

好適には、前記第１のｐｃｐは第２のｐｃｐの上流に設けられ、リザーバは第１のｐｃｐの上流に適切に存在し、リザーバは第２の導管を介して第１のｐｃｐに適切に接続され、第２の導管は４〜２０ｍｍの内径を有し得る。好適には、第２の導管は、前記リザーバと第１のｐｃｐとの間に連続的な流体接続を提供する。記載された第１の導管は、第１のｐｃｐから第２のｐｃｐへの流体配合物の通過のために、第１のｐｃｐと第２のｐｃｐとの間に適切に延在する。

リザーバは、好適には、１２００ＫＰａ（１．２バール）未満の圧力で、流体配合物を第１のｐｃｐの入口に送り出すように構成される。前記リザーバは、好適には大気圧に開放されている。前記リザーバは好適には別個に加圧されていない。適切には、装置は、第１のｐｃｐの入口の圧力が、リザーバ内の流体の静的頭部及び大気圧によって規定され、リザーバを加圧するための追加の手段は設けられないように構成される。好適には、リザーバ及び第１のｐｃｐは、リザーバからの流体による、第１のポンプの浸水吸引（ｆｌｏｏｄｅｄ ｓｕｃｔｉｏｎ）のために構成される、すなわちリザーバからの流体が第１のｐｃｐに効果的に「注ぎ込まれる」。

リザーバは、１リットルから５０リットル、好適には１リットルから２０リットル、より好適には１リットルから１０リットルの範囲の容積を有することができる。装置によって注入される流体配合物の個性（例えば色）を変えるために、第１のｐｃｐ及びリザーバ（そこに含まれた流体配合物を含む）を、装置の他の部分から切り離し、取り外すことができる。これを１人で行うことを可能にするために、リザーバは記載された好適な容積を適切に有する。

前記装置は流体配合物の貯蔵容器を好適には含み、前記貯蔵容器は流体配合物を前記リザーバ内に送り出すように構成される。前記貯蔵容器は液体配合物の製造者によって供給されてもよい。それは少なくとも１０リットル、好適には少なくとも２０リットルの容積を有してもよい。容積は１００リットル未満であってもよい。貯蔵容器の容積は、好適にはリザーバの容積と同じであると好ましく、リザーバの容積よりも大きいことがより好適である。

リザーバは、以下に記載する流体配合物のいずれかの特徴を有する流体配合物を含み得る。
貯蔵容器は、以下に記載される流体配合物のいずれかの特徴を有する流体配合物を含み得る。

リザーバ及び貯蔵容器は好適には同じ流体配合物を含む。
装置は、溶融ポリマー材料に注入することが望まれる流体配合物の量に応じて、前記第１のｐｃｐを、例えばその速度を制御するように構成することができる。適切に、第１のｐｃｐの機能は、ある処理ユニット又は前記処理ユニットに設定されたパラメータに従って液体配合物を計量することである。

装置は、例えば前記圧力監視装置（Ｓ）によって評価された圧力に応じて、前記第２のｐｃｐを、例えばその速度を、自動的に制御するように構成することができる。適切に、第２のｐｃｐの機能は、液体配合物を溶融ポリマー材料に注入できるように液体配合物の圧力を増大することである。適切に、圧力監視装置（Ｓ）によって評価された第２のｐｃｐの入口の圧力は、ある処理ユニット又は前記処理ユニットを介して、一定の予め定められた設定点で維持される。

前記第１のｐｃｐ及び前記第２のｐｃｐは、独立して作動可能であることが好適である。好適には、第１のｐｃｐの速度は、第２のｐｃｐの速度から独立して調整することができ、好適には、第２のｐｃｐの速度は、第１のｐｃｐの速度から独立して調整可能である。

前記リザーバと、流体配合物を溶融ポリマー材料に送り出すことができる装置の前記出口との間に、前記装置は好適には２つだけのポンプ、すなわち前記第１のｐｃｐ及び第２のｐｃｐを含む。

前記装置の前記出口は、適切に溶融加工装置への接続のためのものであってよく、それにより適切に、流体配合物を前記溶融加工装置によって生成された溶融ストリームに導入する、例えば注入することができる。前記装置は、流体配合物の溶融物ストリームへの流れを制御するための弁を、第２のｐｃｐの下流に含むことができる。弁は、処理ユニット、例えば前記第１及び第２の圧力センサからの情報を受け取る前記処理ユニットによって制御することができる。

好適には、前記注入装置は、溶融加工装置と組み合わせて、適切にアセンブリを規定するように設けられ、注入装置の前記出口は、前記溶融加工装置によって生成された溶融物ストリームに流体配合物を導入できる入口と流体連通する。

注入装置と前記溶融加工装置とを含む組合せにおいて、溶融物ストリームの圧力を監視するために圧力監視装置（Ｔ）が、溶融物ストリームへ流体配合物を注入する位置に適切に隣接して、好適には（しかし必須でなく）設けられる。前記圧力に関する情報は、前記注入装置に、例えばある処理ユニット又は前記処理ユニットに伝達されるように適切に構成されている。

一実施形態では、注入装置は、それが流体的に連結される溶融物ストリームの圧力を追跡するように構成されてもよい。液体配合物の注入を制御する弁は、圧力監視装置（Ｒ）によって評価される圧力が所定の圧力レベルに達すると、ある処理ユニット又は前記処理ユニットによって適切に開放される。それは、圧力監視装置（Ｔ）によって評価されるポリマー圧力であり得る、又はそのポリマー圧力よりもわずかに高い圧力であり得る。弁が開放されると、ポリマーストリームと液体配合物注入システムは液圧的に連結され、装置（Ｒ）と（Ｔ）によって監視される圧力は密接に関連したまま維持され、適切に注入システムはポリマーストリームの圧力を自動的に追跡する。その又は前記処理ユニットは、圧力監視装置（Ｓ）による一定の圧力評価を維持するために、第２のｐｃｐの速度を適切に調節する。

別の実施形態では、注入装置は、液体配合物を制御する弁を、ある処理ユニット又は前記処理ユニット上に直接設定された圧力で開放するように構成されてもよい。弁が開放されると、ポリマーストリームと液体配合物注入システムは流体的に結合され、装置（Ｒ）と（Ｔ）によって監視される圧力は密接に関連したまま維持される。その又は前記処理ユニットは、前記装置（Ｓ）による一定の圧力評価を維持するために第２のｐｃｐの速度を調整することができる。

注入装置、例えばそのある処理ユニット又はその前記処理ユニットは、溶融物ストリームの圧力に関する周期的なフィードバックを受けてもよく、装置、例えばある処理ユニット又は前記処理ユニットは、評価されたポリマー溶融物圧力又はプログラムされた圧力範囲限界値と比較して注入圧力を監視し、それに応じてオペレータにフィードバックを送るように適切にプログラムされる。（監視又はプログラムされた）液体配合物の圧力と溶融物ストリームの圧力との大きな偏差が、誤った機能の指標として使用され、システムアラーム又は制御された注入システムのシャットダウンをトリガしてもよい。

注入装置と前記溶融加工装置とを含む前記組み合わせにおいて、液体配合物とポリマー材料との混合を促進するために混合手段が適切に設けられる。混合手段は、静的ミキサ又は動的ミキサのいずれかを用いて提供することができる。動的ミキサは、液体配合物がポリマーの溶融相に添加される、すなわち少量の低粘度流体が大量の高粘度流体との混合を必要とする用途において好適である。キャビティ移送ミキサは、必要とされる高剪断プロセスが制御可能な方法で適用されることを可能にする、ミキサの長さに沿って適用される高い分散混合力のため、特に好適である。液体配合物とポリマー材料との接触点の下流に、ポリマー材料を紡糸して繊維を形成するための紡糸手段があってもよい。

前記注入装置のある処理ユニット又は前記処理ユニットは、第１のｐｃｐの入口と出口との間の圧力差が８バール未満、例えば５バール未満又は３バール未満となるように前記第１のｐｃｐを操作するように適切に構成される。この場合、第１のｐｃｐは、使用中に流体配合物の圧力を著しく増加させないように構成されてもよい。第１のｐｃｐの主な機能は、配合物を計量することであってもよい。使用中に流体配合物の圧力を著しく増加させるために、適切に前記処理ユニットの制御下で第２のｐｃｐが操作されてもよい。このように、前記装置の処理ユニットは、その入口と出口の間の圧力差が１００００ＫＰａを超えるか又は１５０００ＫＰａを超えるように前記第２のｐｃｐを操作するように適切に構成される。処理ユニットはまた、第１のｐｃｐのすぐ下流の圧力を実質的に一定に維持することによって、第１のｐｃｐによる計量を制御してもよい。

記載したように、装置は、第１のｐｃｐ及び第２のｐｃｐを制御及び／又は監視するための処理ユニットを適切に含む。処理ユニットは、第２のｐｃｐの入口及び出口の圧力を監視するために、上に記載したように適切に圧力監視装置（Ｓ）及び（Ｒ）から情報を受け取るように適切に構成されている。前記処理ユニットは、注入装置が適切に関連付けられている溶融処理装置から情報を受け取るように構成することができる。例えば、溶融物ストリームの圧力に関する情報が、処理ユニットに適切に伝達される。同じく溶融物ストリームの流量に関する情報が、処理ユニットに伝達されてもよい。第２のｐｃｐの下流の弁の状態に関する情報が、処理ユニットに伝達されてもよい。

装置は、ユーザがプロセス情報を入力することができるユーザインタフェースを適切に含む。例えば、溶融加工装置の処理量、注入点圧力、及びＬＤＲ（レットダウン比（Ｌｅｔ−Ｄｏｗｎ−Ｒａｔｉｏ））のうちの１つ以上をユーザが入力することができる。

前記装置において、前記第２のｐｃｐは直立位置で、例えば垂直に取り付けられてもよい。前記第１のｐｃｐは直立位置で、例えば垂直に取り付けられてもよい。
前記第１及び第２のｐｃｐは、運搬手段に搭載されてもよい。運搬手段は、液体配合物を含有するリザーバを支持するように構成されてもよい。好適には、運搬手段は液体配合物を含有するリザーバを支持する。運搬手段は、それが使用されるべき位置、例えば溶融加工装置に隣接する位置まで転がされるように構成されてもよい。運搬手段は、車輪又はローラ（例えば、少なくとも３つ、好適には少なくとも４つの車輪又はローラ）を含んでもよい。運搬手段は、（好適にはｐｃｐが取り外せるように）第１及び第２のｐｃｐが取り付けられる支持構造を含んでもよい。第１のｐｃｐは、上方に（すなわち、ｐｃｐの長軸が上方に伸びる）、例えば支持構造体から実質的に垂直に上方に伸びてもよい。前記第２のｐｃｐは、支持構造体から上方に伸びてもよい（すなわち、ｐｃｐの長軸が上方に、例えば垂直方向に上方に伸びる）。第１及び第２のｐｃｐの動作を制御するように適切に構成された処理ユニットが、好適には運搬手段の構成要素であり、及び／又は支持構造に対して固定されている。運搬手段は、好適には１．８ｍ未満の高さを有する。運搬手段の底面積は、２ｍ^２未満又は１ｍ^２未満であってもよく、それは少なくとも０．２ｍ^２であってもよい。このように、装置の様々な構成要素の設計のために、比較的コンパクトな構成を運搬手段上に構成することができ、その結果、運搬手段は容易に組み立て可能であり、及び／又はそれが使用され得る場所まで１人のオペレータによって容易に移動可能である。

記載された装置は、より高い又はより低い圧力で、あるいはより高い又は低い添加剤レベルで、あるいはより高い又はより低いポリマー処理量率で、溶融ポリマー材料に注入するように容易に修正することができる。この目的のために、装置は、前記第２のｐｃｐの２つを含むか、又は１つの第２のｐｃｐ（第２のｐｃｐ（Ａ）と称される）及び第２のｐｃｐ（Ａ）のロータ／ステータアセンブリと交換されるように構成された別個のロータ／ステータアセンブリを含んでもよい。次に、装置は２つの異なる第２のｐｃｐを画定するように適切に構成される。一方の第２のｐｃｐは、他方の第２のｐｃｐ未満だけ圧力を増加させるように構成することができる。一方の第２のｐｃｐは、他方の第２のｐｃｐより少ないキャビティ（例えば、少なくとも６個又は少なくとも１２個少ないキャビティ）を含むことができる。

有利に、装置が、上述したようにｐｃｐが取り付けられた運搬手段を備える場合、運搬手段は、１つの第２のｐｃｐと別の第２のｐｃｐを運搬手段に交換可能に取り付けることができるように構成されてもよい。２つの第２のｐｃｐ（又はその構成要素）を交換する手段を設けることにより、装置の汎用性が向上されてもよい。例えば、それは、装置を使用して注入される液体配合物の個性（例えば色）を、装置を完全に掃除する必要なく、迅速に変更することを促進することができる。取り外された第２のｐｃｐは、記載されたように交換された後、例えば液体配合物を依然含有した状態で保管されてもよい。

いくつかの実施形態では、装置は、交換可能な前記第１のｐｃｐの２つを、例えば運搬手段上に含んでもよい。この場合も、これは、装置を使用して注入される液体配合物の個性の変更を促進することができる。取り外された第１のｐｃｐは、記載されたように交換された後、例えば液体配合物を依然含有した状態で保管されてもよい。

本発明の第２の態様によれば、溶融ポリマー材料に流体配合物を注入する方法が提供され、方法は、
（ｉ）注入される流体配合物を含むリザーバと出口との間の流体経路内に直列に第１のｐｃｐ及び第２のｐｃｐを含む装置を選択し、
（ｉｉ）リザーバと前記出口との間を通過する配合物の圧力を増加させるために第２のｐｃｐを操作し、
（ｉｉｉ）前記配合物を前記出口の下流の溶融ポリマー材料に注入すること
を含む。

装置は、第１の態様の装置のいずれかの特徴を有することができる。
ステップ（ｉｉ）において、前記第２のｐｃｐを操作して、前記配合物の圧力を少なくとも１００００ＫＰａ（１００バール）、好適には少なくとも１５０００ＫＰａ（１５０バール）、より好適には少なくとも１９０００ＫＰａ（１９０バール）だけ上昇させることができる。

ステップ（ｉｉｉ）において、前記配合物は、少なくとも１００００ＫＰａ（１００バール）、好適には少なくとも１５０００ＫＰａ（１５０バール）、より好適には少なくとも１９０００ＫＰａ（１９０バール）の圧力で注入することができる。

方法は液体配合物を計量する前記第１のｐｃｐを含むことが好適である。すなわち、第１のｐｃｐを出る配合物の単位時間当たりの容量を制御して、配合物の単位時間当たりの所定の容量が第１のｐｃｐを出る、及び／又は第２のｐｃｐに入るようにすることができる。前記第１のｐｃｐは、液体調合物の圧力を８００ＫＰａ（８バール）未満、５００ＫＰａ（５バール）未満又は３００ＫＰａ（３バール）未満上昇させるように適切に操作される。

方法は、好適には、周囲圧力より高い圧力で液体配合物を前記第２のｐｃｐに導入することを含む。液体配合物は、少なくとも１５０ＫＰａ（１．５バール）、好適には少なくとも２００ＫＰａ（２．０バール）、より好適には少なくとも２５０ＫＰａ（２．５バール）の圧力で第２のｐｃｐに導入することができる。それは、１０００ＫＰａ（１０バール）未満、好適には５００ＫＰａ（５バール）未満の圧力で導入することができる。好適には、前記配合物が溶融ポリマー材料に注入されている時間の少なくとも９０％（好適には少なくとも９９％）の間、液体配合物を第２のｐｃｐに導入する圧力は、１５０ＫＰａ（１．５バール）〜１０００ＫＰａ（１０バール）の範囲内、より好適には１５０ＫＰａ（１．５バール）〜５００ＫＰａ（５バール）の範囲内の圧力である。

方法は、好適には、少なくとも５分間、好適には少なくとも３０分間、より好適には液体配合物が溶融ポリマー材料に注入される実質的に全期間にわたって、第１及び第２のｐｃｐの間の位置で液体配合物の圧力を実質的に一定に維持し、適切にそれによって配合物を正確に計量することを含む。

方法は、好適には、ステップ（ｉｉｉ）において、少なくとも５分の期間にわたって、又は好適には少なくとも３０分にわたって、前記配合物の溶融ポリマー材料への注入速度を維持することを含む。注入速度は少なくとも０．５ｍｌ／分であってもよく、それは４００ｍｌ／分未満であってもよい。

方法は、５〜１００ｒｐｍ、好適には１０〜５０ｒｐｍの回転速度で第１のｐｃｐを操作することを含んでもよい。
方法は、少なくとも５ｒｐｍの回転速度で第２のｐｃｐを操作することを含んでもよい。速度は少なくとも２００ｒｐｍであってもよく、好適には１０００ｒｐｍ未満である。第２のｐｃｐの速度を第１のｐｃｐの速度で割った比は、少なくとも３であってもよく、それは１００未満又は８０未満であってもよい。

有利に、方法は、比較的大きな粒子の高い添加量を有する比較的粘性の配合物を投与するために使用されてもよい。
特に明記しない限り、本明細書に記載される粘度は、ブルックフィールド粘度計を用いて２０ｒｐｍ及び２３℃で測定することができる。

前記流体配合物は、少なくとも５０００ｃＰ、好適には少なくとも１００００ｃＰ、好適には少なくとも１５０００ｃＰの粘度を有することができる。粘度は、４５，０００ｃＰ未満、好適には４０，０００ｃＰ未満、より好適には３５，０００ｃＰ未満であることができる。

前記流体配合物は、固体を少なくとも２０重量％、好適には少なくとも３０重量％、好適には少なくとも４０重量％、より好適には少なくとも５０重量％、特に少なくとも６０重量％含むことができる。前記固体は、粒状材料、例えば固体顔料及び／又は染料を含むことができる。前記流体配合物は、記載したタイプの固体を８５重量％以下含むことができる。前記液体配合物は、流体、例えば液体を１５〜７０重量％、好適には１５〜５０重量％適切に含む。前記固体は、適切にビヒクルである流体中の分散体として適切に提供される。このように固体は、一般にビヒクル中で不溶性であり得る。高度に添加された配合物（及び結果として比較的低いビヒクルレベル）を使用する能力は、ビヒクルのポリマー材料への組み込みに伴う有害な影響を最小化する上で有利であり得る。

前記固体は、装置によってそれらが送出され得るプラスチック材料の特性を調整するようにアレンジされてもよい。前記固体は、プラスチック材料に導入することが望まれるいかなる材料を含んでもよく、着色剤、ＵＶフィルター、酸素吸収剤、抗菌剤、アセトアルデヒド捕捉剤、再加熱添加剤、酸化防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、加工安定剤及び難燃剤から選択されてもよい。着色剤は、顔料又は染料を含むことができる。

前記固体は好適には不溶性着色剤（すなわち、ビヒクル中で不溶性）、例えば不溶性の顔料又は染料を含む。
前記ビヒクルは、好適にＳＴＰで液体である。前記流体配合物は、好適にはＳＴＰで液体である。前記ビヒクルは、好適には３００℃超、好適には３５０℃超、より好適には５００℃超の沸点（７６０ｍｍＨｇの大気圧で）を有する。沸点は、１１５０℃未満又は１０００℃未満であってもよい。ビヒクルの融点は、０℃未満又は−１０℃未満であってもよい。

前記ビヒクルは、好適には液体ビヒクルである。例示的な液体ビヒクルとしては、鉱油、Ｃ９〜Ｃ２２脂肪酸エステル、エトキシル化Ｃ９〜Ｃ２２脂肪酸エステル、エトキシル化アルコール及び可塑剤が挙げられるが、これらに限定されない。可塑剤は、例えば、セバシン酸ジブチルなどのセバシン酸及びアゼライン酸塩、安息香酸ベンジルなどのエステル、ジオクチルアジピン酸塩などのアジピン酸、クエン酸トリエチルなどのクエン酸塩、エポキシ、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステル、フタル酸ジオクチルなどのフタル酸塩、及び塩素化パラフィンなどの第２級可塑剤であり得る。

前記流体配合物中の粒子のサイズは、光学顕微鏡法を用いて評価することができる。適切に、流体配合物中の粒子の数の５％未満、１％未満又は０．１％未満が２５０μｍより大きい又は１５０μｍより大きい最大粒子サイズを有する。流体配合物中の粒子の数の少なくとも１０％は、１０μｍを超える、又は２０μｍを超える、又は３０μｍを超える、又は４０μｍを超える最大粒子サイズを有してもよい。

流体配合物は、５μｍ以上のメジアン粒径を有する粒子を含むことができる。メジアン粒径は１００μｍ以下であってもよい。本明細書中で使用される場合、ｄ５０粒子サイズは中央粒径であり、この際、体積の５０％が、記載されるｄ５０より大きい粒子から構成され、体積の５０％が、記載されるｄ５０値より小さい粒子から構成される。本明細書中で使用される場合、メジアン粒子サイズはｄ５０粒子サイズと同じである。上記において、粒子サイズ及び／又はメジアン直径は、例えば、Ｈｏｒｉｂａ ＬＡ９５０ Ｌａｓｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用するレーザー回折によって評価することができる。

この方法は、比較的大きい及び／又は比較的研磨性の添加剤を含む流体配合物を注入するために有利に使用することができる。例えば、流体配合物は、層状又は板状の材料、例えば層状又は板状の顔料を含むことができる。添加剤は、真珠状又は真珠光沢の艶あるいは花崗岩、大理石、ホログラフ又は光沢材のような効果を提供するために選択された効果材料であってもよい。添加剤は金属酸化物を含むことができる。添加剤は、金属酸化物被覆雲母顔料又は金属フレーク顔料（例えば、アルミニウムフレーク顔料、鉄フレーク、ステンレス鋼フレーク、金青銅顔料及び亜鉛顔料から選択される）から選択することができる。

前記配合物は、１〜１５００ｍｌ／分、好適には３〜７５０ｍｌ／分、より好適には１０〜５００ｍｌ／分の速度で適切に注入される。
方法は、オペレータが前記ポリマー材料中に投与される前記流体配合物の量に関するパラメータを選択すること、及び、前記パラメータに関する情報を、前記パラメータに従って前記溶融ポリマー材料に前記配合物を注入するように装置の動作を制御する処理ユニットに入力することを含む。前記パラメータは、前記ポリマー材料への前記流体配合物の所望の投与量率に関連し得る。方法は、第２のｐｃｐに入る液体配合物の入口圧力をオペレータが選択することを含んでもよい。

好適には、前記配合物と前記ポリマー材料との接触後、混合物は、前記配合物に由来する材料を１５重量％未満（例えば１０重量％未満）、及び配合物が方法において接触された溶融ポリマー材料を８５重量％超（例えば９０重量％超）含む。

好適には、配合物は、溶融ポリマー材料中に１５重量％未満、より好適には１０重量％未満、又は８重量％未満のビヒクルを導入する速度で選択され注入される。すなわち、配合物と溶融ポリマー材料との接触後、混合物中のビヒクルの量は、好適には１５重量％未満、１０重量％未満又は８重量％未満である。好適には、配合物と溶融ポリマー材料との接触後、前記配合物を介してポリマー材料に導入される全ての液体の量の合計は、前記接触後の前記配合物と前記溶融ポリマー材料とを含む混合物の総重量を基準にして１５重量％未満、１０重量％未満、又は８重量％未満である。

前記ポリマー材料は、ポリエステル（特にＰＥＴ）、ポリカーボネート及びポリオレフィンから選択することができる。前記ポリマー材料は、好適にはポリエステル、より好適にはＰＥＴである。

前記配合物と前記ポリマー材料との接触の下流で、混合物を用いてシート又は繊維を、又は押出又はブロー成形プロセスにおいて他の物品を形成することができる。
第２の態様の方法は、少なくとも２つのオプションから１つの第２のｐｃｐを選択することを含むことができる。したがって、２つの任意選択の第２のｐｃｐを提供することができる、又は１つの第２のｐｃｐ（第２のｐｃｐ（Ａ）と称されると、前記第２のｐｃｐ（Ａ）を異なる第２のｐｃｐに、例えばｐｃｐ（Ａ）と比較して（例えば、より多い又は少ないキャビティを有することによって）より高い又は低い圧力を生成することができる第２のｐｃｐに変換するための装置とを提供することができる。第２のｐｃｐ（Ａ）は、第２のｐｃｐ（Ａ）のロータ／ステータアセンブリを、置き換えられるロータ／ステータアセンブリより多い又は少ないキャビティを有する代替のロータ／ステータアセンブリで置き換えることによって、異なる第２のｐｃｐに変換されるように構成することができる。

第２の態様の方法は、ステップ（ｉｉ）の前に、第１及び第２のｐｃｐが搭載された運搬手段を含む装置を選択すること、及び、運搬手段を第１の位置から、第１の位置から離れた第２の位置に移動することを含むことができ、前記第２の位置は、ステップ（ｉｉｉ）で前記配合物が注入される溶融ポリマー材料を含む溶融加工装置に隣接している。

第３の態様では、流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための第１の態様の装置の使用が提供される。
溶融ポリマー材料は、例えば１０ｍを超える長さを有する繊維に紡糸することができる。

第３の態様の使用は、第２の態様に記載されるように溶融ポリマー材料に流体配合物を注入することを含んでもよい。
次に本発明の特定の実施形態を添付の図面を参照して例として記載する。

液体配合物を溶融ポリマーに注入する装置の概略図である。 溶融ポリマーへの注入前に液体配合物の圧力を上昇させるように構成された一軸偏心ねじポンプ（ｐｃｐ）の断面である。 図２のｐｃｐの代替ｐｃｐの断面である。 装置を運搬するカートの正面図であり、部分的に断面である。

図中、同一又は同様の部品には、同じ参照番号が付けられている。
高圧で溶融ポリマーに液体配合物を注入するための注入装置を図１に示す。この装置は、周囲温度及び圧力で液体配合物を含み、第１の一軸偏心ねじポンプ（ｐｃｐ：ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ ｐｕｍｐ）４のフィードポンプ本体２６に浸水供給（ｆｌｏｏｄ ｆｅｅｄ）するように配置されたリザーバ２を含む。第１のｐｃｐ４はモータ６によって駆動され、第２のｐｃｐ８に液体配合物を正確に計量供給するように構成される。第２のｐｃｐ８は、第１のｐｃｐの下流にあり、モータ１０によって駆動され、液体配合物の圧力を２００バール以上増大させるように構成される。圧力変換器１２が、第１及び第２のｐｃｐ４、８の間の流れラインに配置される。

第２のｐｃｐ８の出口に隣接して、第２のｐｃｐ８を出る流体の圧力を監視するように配置された第２の圧力変換器１３が設けられている。
ポンプ８の下流に送出弁１４がある。送出弁１４は、アクチュエータ１６によって制御され、その出口１７を介して、出口１７の下流に設けられた押出機７７内に存在する加圧溶融ポリマーストリーム７５に入る液体配合物の通過を制御するように配置される。押出機は、ポリマーストリームの圧力を監視するための関連する圧力変換器７９を含む。

使用時、装置は、第１のｐｃｐが計量ポンプとして機能するように制御される。それは、液体配合物の連続的なストリームを正確に、そして押出機７７内のポリマーのリアルタイム処理量に従って送り出すように駆動され、それにより、ポリマーがシート製品、プロファイル製品及びテキスタイルフィラメントなどの製品に押し出される前に、関連添加剤を含む液体配合物をポリマーに正確に送り出す。

押出機内の加圧溶融ポリマーストリーム内の圧力は、第１のｐｃｐ４によって送出可能な圧力よりもかなり高い。従って、装置が最初に作動されると、送出弁１４は閉じられ、したがって、装置を加圧溶融ポリマーストリームから隔絶する。第１のｐｃｐ４は、第２のｐｃｐ８の入口２２（図２により明確に示されている）に対して液体配合物を計量供給するように操作され、この際、第１のポンプ４と第２のポンプ８との間の圧力は圧力変換器１２によって監視される。予め設定された圧力に達するまで圧力は圧力変換器１２で上昇される。この予め設定された圧力は比較的低く、ポンプ４の好適な吐出圧力能力に合うように選択される。それは典型的には２〜３バールである。

予め設定された圧力に達すると、第２のｐｃｐ８は、液体配合物を圧力変換器１２／入口２２から離れるように運ぶようにモータ１０によって駆動されるが、この間、圧力変換器１２によって測定された予め設定された圧力を維持する。モータ１０の速度は、変換器１２において予め設定された圧力をできるだけ正確に維持するように比例−積分−微分（Ｐ．Ｉ．Ｄ）ループ制御を用いて連続的に調整される。それというのも、第１のポンプ４の一定で能動的に制御された吐出圧力を維持することがポンプ４の計量精度を最適化することが分かっているからである。

ポンプ８が液体配合物をポンプ４から離れるように運ぶにつれ、閉じた弁１４に圧力がかかる。圧力は第２の圧力変換器１３によって監視される。弁１４は、変換器１３における圧力が押出機７７内の溶融ポリマーストリームの圧力に等しくなるかそれをわずかに上回るまで、閉じたままである。溶融ポリマーの圧力は、出口１７の近くに配置されたさらなる圧力変換器７９によって評価することができる。代替的に、ポリマーの圧力は、ポリマー加工条件の所与のセットのために知られ、その後、注入装置にプログラムされてもよい。

変換器１３における液体配合物の圧力が適切なレベル（すなわち、溶融ポリマーストリームの圧力以上）に達すると、アクチュエータ１６が送出弁１４を開くように操作され、それにより液体配合物は溶融ポリマーストリームに流れ込む。その結果、変換器１３における液体配合物の圧力は、注入位置での押出機７７内の溶融ポリマーストリームの圧力と直ぐに等しくなる。この時間の間に、ポンプ８の回転速度は、変換器１２における予め設定された圧力を維持するために必要に応じて調節される。

変換器１２における圧力を維持するためにＰ．Ｉ．Ｄループ制御を用いることによって、注入装置は、押出機７７内の溶融ポリマーストリームの変化に迅速に自動的に適応することができる。

ポンプ８は高圧（例えば、２００バールの手前）で僅かに滑り、それによりポンプの回転速度が送出速度とは無関係に変化されることがある。さらに、溶融ポリマーストリームの圧力は、運転中に変動する可能性がある。一定量の液体配合物を溶融ポリマーストリームに送り出すことを維持するために、ポンプ８をその速度を上げる又は下げるように制御することが必要かもしれない。同じく、溶融ポリマーストリームの処理量も変化する可能性があり、その場合、計量ポンプ４は、それに応じて運転速度を調整するように制御され、ポンプ８は、必要に応じて、変換器１２における圧力を維持するように調整される。

装置の部品の更なる詳細を以下に記載する。
ポリマーに注入される液体配合物を含有するリザーバ２は、２．５〜１５リットルの範囲の容量を有するプラスチック容器、例えばバッグインボックス容器を含むことができる。それは適切に加圧されず大気に対して開放され、ｐｃｐ４のポンプ本体２６に液体を重力供給するように配置される。

ｐｃｐ４は、２又は３バールの圧力吐出能力を有する比較的軽量のｐｃｐであってもよい。それは好適には、実質的に同一の容積の４つ又は６つ又はそれ以上のキャビティを含み、キャビティ容積は０．０８ｍｌ、０．２４ｍｌ、０．８ｍｌ又は２．６ｍｌである。上述したように、それは、ＰＩＤ制御器を介して、（変換器１２によって監視される）発生した圧力及び／又はその速度を制御することによって、注入装置内の計量ポンプとして機能する。液体配合物の圧力は、ポンプ４によって比較的少量だけ（例えば、約２〜３バールまで）増大される。しかしながら、圧力がポンプ４によって上昇され、ポンプ８に入る液体配合物の圧力が周囲圧力よりも２、３バール高いことは有利である。それというのも、これによって、後で記載するようにポンプ８をよりコンパクトな形態で提供することが可能になるからである。

ポンプ８は図２に詳細に示されている。ポンプ８は、ポンプ本体３０と、ロータ／ステータアセンブリ３２と、吐出端３４とを備える。各構成要素を以下でさらに詳細に説明する。

ポンプ本体３０は、汎用型の既知のｐｃｐと比較して有利に修正されている。本体３０は、ポンプ４によって計量された液体配合物を受けるための入口２２を含む円形の内部断面ハウジング３６を含む。ハウジング３６はまた、ポンプ本体内の液体配合物の圧力を監視するための圧力変換器（図示せず）を受け入れることができるボア３８を含む。この圧力変換器は、図１に示す変換器１２に適切に代わるものである。変換器をポンプ本体に取り付けることは、ポンプ８が（例えば色変更の一環として）交換されるときに、変換器がポンプ８と共に取り外されることを意味し、これはポンプ８の迅速で清潔な交換を促す。

ハウジング３６は、内部容積４２（入口２２を介してハウジング内に導入された液体配合物を含むことができる）が最小化されるように構成されている。好適な実施形態では、液体配合物を含むためのハウジングの総容量は約１００ｍｌである。「総容量」は、ハウジング内に含めることができる液体配合物の総量に等しいが、液体配合物を含有するために利用可能な容積を低減する固体（例えば、本明細書に記載されるような連結シャフト、カップリング及びジョイント）をハウジングが含むという事実を考慮に入れる。いくつかの理由により総容量を最小化することが有利である。１つの理由は、例えば別の液体配合物が注入装置によって送り出される場合、ハウジング３６を洗浄することが必要又は望ましい場合に廃棄され得る液体配合物の量を減らすことに関連する。もう１つの理由は、未使用の液体配合物の量を最小限に抑えるという好みと関連しているかもしれない。例えば、液体配合物を含む本体３０は、注入装置の他の部分から切り離され、代替の液体配合物を含む（又はそれと一緒に使用される）代替の本体３０と置き換えられる場合がある。切り離された本体３０は、次に使用するために保管することができる。その最大貯蔵寿命を超えて保管される場合にポンプ本体３０からパージされ廃棄されなければならない未使用配合物及び／又は配合物を最小限に抑えるために、保管される液体配合物の量をコストの観点から最小化することが望ましい。したがって、本体３０の容量を最小化することは、システムを完全にパージするのにかかる時間を短縮し、それに応じてシステムセットアップ時間を短くする。さらに、総容量を最小化することにより、ハウジングを構成するのに使用される材料が少なくなり、より軽量でコンパクトで安価なハウジングが得られる。動的シール６４を使用して本体３０の内部容積４２を閉鎖し、これにより、加圧された液体が軸受セット５４を通って漏出するのを防止しながら、駆動シャフト５２が自由に回転することが可能になる。本体３０のフラッシングは、入口２２を動的シール６４に可能な限り近づけて配置することによって有利に改善される。液体配合物をハウジング３６の内部容積４２からロータ／ステータ組立体３２へ通過させる通路６２から内部容積４２の最も反対側の最端部に入口２２を配置することは、本体３０内の液体流がポンプ本体を通って可能な限り一方向に流れることを保証する。これは、液体配合物をロータ／ステータ３２の方に運ぶために、内部容積４２内の乱流への依存を減らしながら、出て行く液体配合物が優先的に正しい方向に押されることを促す。

ポンプアセンブリ８の吐出端部３４は、ポンプ本体３０と同じ理由の多くのために内部容積を同じく減少させるように有利に設計されている。吐出端部３４は、吐出位置の液体配合物の圧力を監視するための圧力変換器（図示せず）を受け入れることができるボア６６を含む。この圧力変化器は、図１に示す変換器１３に代わることができる。変換器を吐出端部に取り付けることは、（例えば色変更の一環として）ポンプ８が交換されるときに変換器がポンプ８とともに取り外されることを意味し、これはポンプ８の迅速で清潔な交換を促す。液体は出口６８を介してポンプ８から吐出される。

連結シャフト４０が本体３０のハウジング３６内に配置され、モータ１０（図１には示されているが図２には示されていない）をロータ／ステータアセンブリ３２のロータに接続するように配置されている。シャフト４０の外側円形断面表面４４とハウジング３６の内側に面した円形断面表面４６との間の距離（図２中、矢印間の「ｘ」で表される）が最小化される一方で連結シャフト４０と表面４６との間の十分な隙間が保証されるように、連結シャフト４０はハウジング内に配置される。距離ｘは典型的には１０ｍｍ未満であり得る。

距離ｘを最小化することに関連する別の利点は、装置によって送り出される液体配合物が、好まれるように、せん断粘減性であるときに明らかである。使用の際、回転する連結シャフト４０は、ある程度混合要素としての機能を果たし、その結果、この回転するシャフトに隣接する液体配合物がせん断粘減化され、優先的にロータ／ステータアセンブリ３２に入る傾向があるが、一方で、シャフトから半径方向により離れた液体配合物はせん断粘減化されず、最も粘性の配合物が潜在的に表面４６に隣接する可能性がある。しかしながら、距離ｘを最小限にすることによって、液体配合物がハウジング３６の半径方向にわたって著しく異なる粘度を有するという危険性を最小化することができる。加えて、記載された構成は、ハウジング３６内の液体配合物の実質的に全体が、シャフト４０の回転によって乱流状態に保たれることを有利に可能にし得る。上述の効果は、ハウジング３６内の液体配合物の交換と、ロータ／ステータアセンブリ３２への液体配合物の円滑で一定の通過とを促し得る。さらに、液体配合物が乱流状態に保たれるようにハウジングを配置することにより、ハウジングのどの死角内にも生成物の塊を残さずに、例えば色の変更中に、ハウジングをその場でフラッシュすることが可能になり得る。

加えて、ハウジングの総容量を最小にする要望に関連して、連結シャフトは可能な限り短いものである。例えば、連結シャフトの長さは約９０ｍｍ、最大直径は約１４ｍｍであり得る。

一端で、連結シャフト４０は、ベアリングセット５４によって支持されかつモータ１０によって駆動されるように構成された駆動シャフト５２に、カップリング及びジョイント５０を介して動作可能に接続されている。他端で、連結シャフト４０は、カップリング及びジョイント５８を介して、ロータ／ステータアセンブリ３２のステータ６０に動作可能に接続されている。

ジョイント５０、５８とハウジング３６の表面４６との間の隙間（図２の距離「ｙ」）も最小化されるが、従動軸に対するポンプロータの偏心回転を許容する。距離ｙは約３．１５ｍｍとすることができる。

図３は、図２と比較して連結シャフト４０の直径が増大しているポンプ８の変形を示す。さらに、弾性ゲータ５１がシャフトを取り囲んでいる。この代替の構成は、ポンプ本体３０の内部容積をさらに最小化する。さらに、シャフトアセンブリと本体の内側表面４６との間の均一な隙間は、「膠着（ｈａｎｇ−ｕｐ）」点を減少させる働きをし、及びポンプ本体のフラッシング挙動をさらに改善する。

ハウジング３６の内部容積４２の最小化は、加圧液体配合物がポンプ２によってハウジング３６に導入されることよって可能になる。出願人は、ポンプ８が周囲圧力で浸水供給される場合、従来のｐｃｐの内部容積４２を十分に減少させることができないことを見出した。そのようなｐｃｐに浸水供給する場合、効率的かつ一貫した操業のために、より大きな内部容積のｐｃｐが必要であることが見出された。

ポンプ本体３０は、開口部６２を介して、ハウジング３６からロータ／ステータアセンブリ３２に液体配合物を通過させるように構成されている。
アセンブリ３２は、必要な吐出圧力、例えば最大２００バール以上を発生させるように配置された複数の重なり合うキャビティを含む。ｐｃｐのキャビティは、約０．０８ｍｌ、０．２５ｍｌ又は０．８５ｍｌの容積を適切に有することができる。完全キャビティあたり３〜４．５バールを発生させることが適切に可能である。アセンブリ３２は、実質的に同一の容積の３６個又は４８個の完全キャビティを有するものから選択することができ、後者は約２００バールの圧力上昇能力を有する。比較的小さなキャビティの使用により、ｐｃｐの圧力上昇可能性は、ｐｃｐの全体的なサイズ、特に長さを最小にしながら最適化することができる。約０．２４ｍｌの容量の３６個の完全キャビティを有する記載されたタイプのｐｃｐは、ハウジング３６の内部容積４２の一端と吐出端部３４の出口６８との間（図２の距離「ｚ」）で、約４６０ｍｍの長さを有し得、約０．８ｍｌの容量の４８個の完全キャビティを有するｐｃｐの長さは、約８３６ｍｍであり得る。ロータ／ステータのアセンブリ３２の長さは、この場合、それぞれ約３６５ｍｍ及び６８７ｍｍであり得る。

有利に、ロータ／ステータアセンブリ３２は、ポンプ本体３０に分離可能に固定可能であってもよく、ポンプ本体３０は、例えば異なる長さ及び容量が記載された様々な形状のアセンブリ３２とともに動作可能であってもよい。

図１〜３に記載された注入装置のコンパクトな構成の観点から、装置全体は、図３に示すようにカート８０に取り付けることができる。図を参照すると、カート８０は、車輪８４に支持された基礎部分８２を含む。各ｐｃｐ４，８は、基礎部分に垂直位置で取り付けられ、配管（図示せず）を介して接続される。図４には、モータ６、８、圧力変換器１２、１３、弁１４、アクチュエータ１６、及び出口１７は示されていないが、それらは全てカート８０に接続される及び／又は固定される。リザーバ２も同じくカートに取り付けられ、液体配合物をｐｃｐ４の下端部に送り出すように配置されている。使用の際、配合物はｐｃｐ４の上端部からｐｃｐ８の下端部に移動する。配合物は、押出機（図示せず）内に存在する溶融ポリマーに液体配合物を導くための管（図示せず）が接続されている吐出ノズル３４を介してｐｃｐ８を出る。

カートは、コンピュータ及びディスプレイ８６と、注入装置の動作中に誤動作又はエラーが発生した場合に点滅するように構成された警告灯８８とを含む。
カートは、液体配合物を注入することが望ましい押出機まで動かすことができ、これによりポリマー材料への液体配合物の注入に関連するセットアップ費用及び時間は最小化される。

カートは、様々な構成要素の容易な取り外し／交換のために構成される。例えば、リザーバ２は、容易に取り付け／取り外し可能であり、ｐｃｐ４に接続することができる。同様に、ｐｃｐ４及び８は、必要に応じて容易に取り外し及び交換することができる。例えば、ｐｃｐ８は、ｐｃｐの完全な交換又はｐｃｐのロータ／ステータアセンブリのみの交換によって、より多くの又はより少ない段を有するｐｃｐで置き換えることができる。さらに、注入装置の動作、カート８０の操作、リザーバ２の着脱、及びｐｃｐ４、８の取外し／交換は、１人のオペレータによって助けを借りずに有利に行うことができる。

記載された装置は、５０００〜３５０００ｃｐの範囲の粘度を有する配合物を、２００μｍを超える粒子サイズを有する粒子（例えば顔料）を含有する配合物の操作温度において、最大８５重量％（例えば無機顔料の場合）又は最大６５重量％（例えば有機顔料及び染料の場合）の粒子の充填量で、正確に投与可能であり得る。

記載された装置は、液体配合物を高圧で、２つのｐｃｐの比較的低い摩耗で押出機中のポリマーに正確に計量供給するために使用できることが判明している。
本発明は前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示される特徴のあらゆる新規のもの、又はあらゆる新規の組み合わせにまで、又はそのように開示された方法又はプロセスのステップのあらゆる新規のもの、又はあらゆる新規の組み合わせにまで及ぶ。

Claims (31)

1. 溶融ポリマー材料に液体配合物を注入する装置において、前記装置の出口の上流の流体経路に直列に配置された第１の一軸偏心ねじポンプ（ｐｃｐ）と第２のｐｃｐとを含む装置。
2. 前記第１のｐｃｐが、大気圧より高い、好適には５００ＫＰａ（５バール）未満である圧力で液体配合物を前記第２のｐｃｐの入口に供給するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記第２のｐｃｐが、内部容積を有するポンプ本体を含み、前記内部容積は、前記第２のｐｃｐにその入口を介して導入された液体配合物を含むことができる、前記第２のｐｃｐのロータ及びステータアセンブリの上流の前記ポンプ本体の容積からなり、前記ポンプの容量は２００ｍｌ未満である、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記内部容積の長さが２５０ｍｍ未満であり、幅が７５ｍｍ未満である、請求項３に記載の装置。
5. 前記ポンプ本体が、前記第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリと、前記ｐｃｐのモータとの間に動作可能に接続された連結シャフトを含み、前記連結シャフトは２５ｍｍ未満の幅を有し、好適には２５０ｍｍ未満の長さを有する、請求項３又は４に記載の装置。
6. 前記連結シャフトが、液体配合物を含むことができる前記ｐｃｐの前記内部容積を画定する前記ポンプ本体の壁の間に配置され、前記連結シャフトは、その回転軸に対して垂直に測定された「ｐ」ｍｍの最大幅を有し、前記連結シャフトの回転軸に対して垂直な同一ライン上で測定される前記ポンプ本体の前記壁の間の距離が「ｑ」ｍｍであり、ｐ／ｑの比が少なくとも０．４であり、０．９未満である、請求項５に記載の装置。
7. 前記第１のｐｃｐ及び第２のｐｃｐのうちの少なくとも一方のキャビティが、０．０５ｍｌ〜１．２ｍｌの範囲の容積を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記第２のｐｃｐが、少なくとも１０個のキャビティを含むこと、及び１０００ｍｍ未満の長さを有することの少なくとも１つを要件とすること、及び少なくとも１００ｍｍの長さを有するロータ／ステータアセンブリを含むことを要件とすることのうちの少なくとも１つを有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記第２のｐｃｐが少なくとも１００００ＫＰａ（１００バール）、好適には少なくとも１９０００ＫＰａ（１９０バール）圧力を増大するように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリの下流の液体配合物の圧力を監視する圧力監視装置（Ｒ）と、前記第２のｐｃｐの上流の液体配合物の圧力を監視する圧力監視装置（Ｑ）とを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリのキャビティの数を前記第１のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリのキャビティの数で割った比が、少なくとも２、好適には少なくとも６である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記第１のｐｃｐが前記第２のｐｃｐの上流に設けられ、リザーバが前記第１のｐｃｐの上流にあり、前記リザーバは導管を介して前記第１のｐｃｐに接続され、貯蔵容器が前記リザーバに液体配合物を送り出すように配置される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記リザーバが１２００ＫＰａ（１．２バール）未満の圧力で前記第１のｐｃｐの入口に液体配合物を送り出すように配置される、請求項１２に記載の装置。
14. リザーバが前記第１のｐｃｐの上流に設けられ、前記リザーバと、液体配合物を溶融ポリマー材料に送り込むことができる前記装置の前記出口との間に、前記装置はポンプを２つだけ含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記装置が溶融加工装置と組み合わせて提供され、前記注入装置の前記出口が、前記溶融加工装置によって生成された溶融物ストリームに液体配合物を導入することができる入口と流体連通する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記装置の処理ユニットが、前記第１のｐｃｐの入口と出口との間の圧力差が８バール未満であるように前記第１のｐｃｐを操作するように構成され、前記装置の前記処理ユニットは、前記第２のｐｃｐの入口と出口との間の圧力差が１００００ＫＰａを超えるように前記第２のｐｃｐを操作するように構成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記装置のある処理ユニット又は前記処理ユニットが、前記第１のｐｃｐのすぐ下流の圧力を実質的に一定に維持することによって前記第１のｐｃｐによる計量を制御するように構成される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記装置が、溶融加工装置処理量、注入点圧力、及びＬＤＲ（レットダウン比（Ｌｅｔ−Ｄｏｗｎ−Ｒａｔｉｏ））から選択されるプロセス情報をユーザが入力できるユーザインタフェースを含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記装置において、前記第２のｐｃｐが直立位置で取り付けられ、好適には前記第１のｐｃｐが直立位置で取り付けられる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記第１及び第２のｐｃｐが、１ｍ^２未満の底面積を有する運搬手段に取り付けられる、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記装置が前記第２のｐｃｐの２つを含む、又は１つの第２のｐｃｐと、前記１つの第２のｐｃｐのロータ／ステータアセンブリと交換されるように構成された別個のロータ／ステータアセンブリとを含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記装置が、交換可能な前記第１のｐｃｐの２つを含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 溶融ポリマー材料に流体配合物を注入する方法であって、
    （ｉ）注入される前記流体配合物を含むリザーバと出口との間の流体経路内に直列に第１のｐｃｐ及び第２のｐｃｐを含む装置を選択し、
    （ｉｉ）前記リザーバと前記出口との間を通過する前記配合物の圧力を増大するように前記第２のｐｃｐを操作し、
    （ｉｉｉ）前記配合物を前記出口の下流の溶融ポリマー材料に注入すること
    を含む方法。
24. 前記装置が請求項１〜２２のいずれか一項に記載されている装置である、請求項２３に記載の方法。
25. ステップ（ｉｉ）において、前記第２のｐｃｐが、前記配合物の圧力を少なくとも１００００ＫＰａ（１００バール）増大するように操作されること、及び、ステップ（ｉｉｉ）において、前記配合物が、少なくとも１００００ＫＰａ（１００バール）の圧力で注入されることのうちの少なくとも１つを要件とする、請求項２３又は２４に記載の方法。
26. 前記方法が、前記液体配合物を計量する前記第１のｐｃｐを含む、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記第１のｐｃｐが、前記液体配合物の圧力を８００ＫＰａ（８バール）未満増大すること、及び周囲圧力を上回る圧力で液体配合物を前記第２のｐｃｐに導入するように操作されることのうちの少なくとも１つを要件とする、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記流体配合物が少なくとも５０００ｃＰの粘度を有すること、及び少なくとも２０重量％、好適には少なくとも６０重量％の固体を含むことのうちの少なくとも１つを要件とする、請求項２３〜２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記方法が、オペレータが前記ポリマー材料中に投与される前記流体配合物の量に関するパラメータを選択すること、及び、前記パラメータに関する情報を、前記パラメータに従って前記溶融ポリマー材料に前記配合物を注入するように前記装置の動作を制御する処理ユニットに入力することを含む、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための請求項１〜２２のいずれか一項に記載の装置の使用。
31. 前記溶融ポリマー材料が繊維に紡糸される、請求項３０に記載の使用。