JP3143024B2 - 加工中の色測定値を用いて配合重合体の色を調節するためのシステム - Google Patents

加工中の色測定値を用いて配合重合体の色を調節するためのシステム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の記載】本願は、本発明の譲受人に譲渡され
た「撮像用色センサー」と称するカンポ(Campo) 等の米
国特許出願と関連を有している。
【０００２】
【発明の分野】本発明は配合重合体の色に関するもので
あって、更に詳しく言えば、配合重合体の色の閉ループ
フィードバック制御を行うためのシステムに関する。
【０００３】
【発明の背景】現在使用されているプラスチックは、通
例、１種または数種の基材重合体もしくは樹脂、１種ま
たは数種の着色剤、およびその他の添加剤から成ってい
る。かかる添加剤としては、たとえば、構造補強用ガラ
ス繊維、難燃剤、可塑剤および離型剤が挙げられる。か
かるプラスチックは、通例は機械により、それらの成分
を混合して実質的に均質な重合体混合物を調製すること
によって製造される。この場合、実質的に均質な配合重
合体混合物は実質的に一様な色を有する重合体混合物と
は区別される。上記の成分を混合することによって生じ
る熱（いわゆる「剪断熱」）に加えて、外部からの熱が
供給されることもある。こうして得られた材料は（若干
の例を挙げれば）ストランド、ウェブ、棒、シートまた
はフィルムの形態で製造され、次いで混合物が少なくと
も部分的に凝固した後にそれらをペレット化することに
よって最終の重合体製品が得られる。
【０００４】こうして得られた重合体製品の色は幾つか
の因子に依存し得ることが経験的に判明している。その
ような因子としては、とりわけ、着色剤の種類および濃
度、使用する基材樹脂の種類および重量濃度、並びに加
工中に達成される成分の混合の程度が挙げられる。それ
故、様々な理由のために重合体製品間における色のばら
つきが生じることがある。たとえば、重合体製品の処方
の違いのために製品間で色が変化することがある。ま
た、たとえば機械間の相違点のため、一定の製品処方に
対してもロット間で色の変化が生じることがある。更に
また、材料特性の変化、作業条件の変化、並びに加工中
における誤差やその他の異常（たとえば、成分供給速度
の違い）のためにロット内で色の差が生じることもあ
る。このようなわけで、配合重合体が加工中にある間に
それの色を調節し、それによって配合重合体の生産ロッ
トを所望の色に調整しかつ連続生産期間を通じてその色
を実質的に維持するために役立つ信頼可能かつ効果的な
手段および方法が要望されているのである。
【０００５】
【発明の概要】本発明の目的の１つは、製造に際して配
合重合体の色を継続的に監視し、そして着色剤の添加速
度またはその他の成分の添加速度を自動的に調整するこ
とによって配合重合体がまだ加工中にある間に所望の色
を効率的かつ迅速に得ることにある。特に、かかる操作
はペレット化および（または）包装の前に行う必要があ
る。
【０００６】本発明のもう１つの目的は、配合重合体の
色を調節するためのシステムを提供し、それによって配
合機の休止時間および屑材料の生成量を低減させること
にある。本発明の更にもう１つの目的は、原料特性の変
化およびその他の加工条件の変化に対処しながら、連続
生産期間を通じて配合重合体の色を所望の規格の範囲内
に維持することにある。
【０００７】本発明の実施の一態様に従って簡単に述べ
れば、(a) 配合重合体の諸成分を混合して実質的に均質
な混合物を調製するための配合機、(b) 実質的に均質な
混合物の色を所定の間隔で測定するためのセンサー、
(c) センサーに応答しながら適当な着色剤添加速度を決
定するための制御器、並びに(d) 制御器に応答しながら
制御器によって実質的に指令された速度で混合物に着色
剤を供給するための着色剤フィーダーの諸要素から成る
ことを特徴とする、配合重合体の色を調節するためのシ
ステムが提供される。
【０００８】本発明の内容は前記特許請求の範囲中に詳
細かつ明確に記載されている。とは言え、本発明の構成
や実施方法並びに追加の目的や利点は添付の図面を参照
しながら以下の詳細な説明を読むことによって最も良く
理解されよう。
【０００９】
【好適な実施の態様の詳細な説明】熱可塑性重合体や熱
硬化性重合体のごときプラスチックは、様々な種類の商
業製品中に使用されることがある。重合体を使用する業
界の中には、印刷業界、塗料業界、織物業界およびプラ
スチック業界が含まれる。これらの業界の一部において
は、重合体製品の色が重要な場合がある。かかる業界に
おいては、１種または数種の重合体を配合する連続生産
期間を通じ、着色剤の量または濃度を調整して重合体製
品の所望の色を得るための手動操作が通例使用されてい
る。本明細書中において使用される「着色剤」という用
語は、重合体製品構成成分の混合物に添加され、それに
よって単独でもしくは他の成分との協力下で重合体製品
の色に影響を及ぼすような任意の添加剤を意味する。上
記のごとき操作は、通常、公称処方に従って基材樹脂ま
たは重合体、着色剤（たとえば、固体顔料、液状顔料ま
たは染料）およびその他の添加剤の混合物を調製し、こ
の混合物の試料を採取し、実験室用機械を用いてその試
料を配合して重合体製品のペレットを形成し、かかるペ
レットを射出成形して実質的に一様な色の成形板を作成
し、実験室用分光測色計を用いて成形板の色を測定し、
成形板の色と製品の「標準板」とを比較し、色を補正す
るための着色剤添加量を計算し、そしてかかる補正量の
着色剤を混合物に添加することから成っている。
【００１０】このような操作は、実験室規模の機械によ
って表示上許容され得る色の成形板が作製されるまで繰
返されるのが通例である。次に、樹脂、着色剤およびそ
の他の添加剤から成る適宜に調整された混合物の試料が
生産規模の機械によって配合される。再びペレット試料
が採取され、それらを射出成形することによって成形板
が作製され、分光測色計によって成形板の色が測定さ
れ、次いで成形板の色が所望の製品標準と比較される。
実験室規模の配合機と生産規模の配合機との間における
加工上の相違のために生じた差異が存在すれば、混合物
に着色剤を添加することによってその差異が手作業で補
正される。着色剤以外の成分の濃度を変化させることも
できるが、通例、これは重合体製品の色を変化させるた
めには効果的でも経済的でもない。このような調整は、
生産用の機械上において重合体製品の所望の色が得られ
るまで繰返して継続される。重合体製品の所望の色が得
られたならば、それ以上の調整を行うことなしに混合物
全体が配合される。かかる着色剤調整のための各回の操
作は多大の時間および労力を要するから、重合体製品の
所望の色を得るために必要な調整操作の回数を低減させ
ることは有利である。たとえば、生産用配合機上におい
て１回の調整操作を完了するためには通例２時間を要す
るのである。
【００１１】重合体製品の色に対する着色剤添加の効果
を正確に予測するための試みが行われてきた。それらの
予測は、クベルカ−ムンク(Kubelka-Munk)の色理論の様
々な実現例に基づく市販のソフトウェアツールによって
得ることができる。クベルカ−ムンクの色理論は、たと
えば、ジャッドおよびウィチェッキ(Judd & Wyszecki)
著「カラー・イン・ビジネス・サイエンス・アンド・イ
ンダストリー(Color in Business Science and Industr
y)」（ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社、ニューヨ
ーク、１９８１年）、ジェイ・ビルマイヤーおよびエム
・サルツマン(J. Billmeyer & M. Saltzman)著「プリン
シプルズ・オブ・カラー・テクノロジー(principles of
Color Technology)」（ジョン・ワイリー・アンド・サ
ンズ社、ニューヨーク、１９８１年）並びにウィチェッ
キおよびスタイルズ(Wyszecki &Stiles) 著「カラー・
サイエンス：コンセプツ・アンド・メソッズ、クォンテ
ィタティブ・データ、アンド・フォーミュリー(Color S
cience: Concepts and Methods, Quantitative Data, a
nd Formulae)」（第２版、ジョン・ワイリー・アンド・
サンズ社、ニューヨーク、１９８２年）中に説明されて
いる。これらのソフトウェアパッケージ〔たとえば、フ
ランス国セルジーポントワーズ所在のＭＴＳコロリメト
リー(MTS Colorimetrie)社から入手し得るＭＴＳ〕は、
通例、注文者の色に関する要求条件に合わせるための初
期着色剤添加量または濃度を与える。それらはまた、製
品試料から作製された成形板と「標準板」との間におけ
る色の差を排除するために必要な着色剤添加量調整の計
算を容易にするためにも使用される。これらのプログラ
ムは成形板および標準板の両方に関する反射スペクトル
の測定を必要とするのが通例であり、また専用の分光測
色計と共に使用されるのが通例である。特定の製品およ
び製造現場に合わせて注文作成する努力がなされている
とは言え、これらのプログラムは一般に重合体製品の色
に対する着色剤添加量または濃度の効果を適切に予測す
ることができない。それ故、重合体製品の所望の色を得
るための色調整操作中においてこれらのソフトウェアツ
ールを使用した場合でも、色調整操作を何回か繰返すこ
とがしばしば必要とされる。このように、現行の色調整
操作は幾つかの欠点を有している。すなわち、かかる操
作は多大の時間を必要とし、人手の介在を必要とし、重
合体製品の色に関する極めて正確な予測を必要とし、し
ばしば過剰量の着色剤の使用をもたらし、かつ連続生産
期間中において起こることのある重合体製品の色のずれ
を補正することができない。
【００１２】図１は、配合重合体の色を調節するための
本発明システムの一実施例を示す略図である。かかるシ
ステム１００は、重合体、着色剤およびその他の添加剤
を配合して配合重合体混合物を調製するための配合機１
０５、実質的に均質な配合重合体混合物の色を加工中に
おいて所定の間隔で継続的に監視するためのセンサー１
１０、実質的に所定の着色剤添加速度で１種または数種
の着色剤を配合重合体混合物に供給するための着色剤フ
ィーダー１３０、並びにセンサーに応答しながら各々の
着色剤または着色剤の組合せに関する着色剤フィーダー
の着色剤添加速度を制御するための制御器１２０を含ん
でいる。システム１００はまた、センサー１００が混合
物の色を測定するのとほぼ同時に加工中の配合重合体混
合物の温度を測定するための（たとえば、熱電対や赤外
線センサーのごとき）センサー１０７をも含むこともで
きる。同様に、所望ならば液浴１７０の温度を温度セン
サーによって測定することもできる。制御器１２０をか
かる温度センサーに応答するように接続することによ
り、測定された温度を使用しながら配合重合体混合物の
色に対する温度の効果に基づいて測定された色または目
標色を補正することもできる。
【００１３】配合機１０５は、図示のごとく、基材樹脂
貯蔵器兼フィーダー１６０および生産用押出機１４０を
含んでいる。なお、配合機のその他の実例としては、混
練機、ミキサー（たとえば、バンバリー型の密閉式ミキ
サー）、練りロール機、および一軸または二軸スクリュ
ー押出機が挙げられる。図１にはまた、前記に示唆され
たごとく、たとえば図示のごとくに押出機の一端に組込
まれたダイの開口を通して押出機から流出した混合物を
工程内において冷却するための液浴１７０が示されてい
る。なお、かかる液浴は加工中の混合物を迅速に凝固さ
せるために好都合なものであるが、別の実施例において
は排除されることもある。たとえば、その代りに空気冷
却を使用することもできる。図示のごとく、着色剤フィ
ーダー１３０は（この実施例においては流路、通路、ま
たは着色剤フィーダーと生産用押出機との間におけるそ
の他の材料輸送用連結手段を介して）生産用押出機と物
理的に連結されている。一般に、基材樹脂貯蔵器兼フィ
ーダー１６０および着色剤フィーダー１３０はたとえば
ダブリュー・エル・マッケーブおよびジェイ・シー・ス
ミス(W.L. McCabe & J.C. Smith)著「ユニット・オペレ
ーションズ・オブ・ケミカル・エンジニアリング(Unit
Operations of Chemical Engineering) 」（マグローヒ
ル社、１９７６年）中に記載されたような各種の材料取
扱い装置から選ばれた任意のものから成り得る。押出機
１４０は、基材樹脂貯蔵器兼フィーダー１６０およびそ
の他の供給源（たとえば、着色剤フィーダー１３０）か
ら受入れた重合体製品構成成分を混合する。更にまた、
その他の添加剤（たとえば、補強用繊維、難燃剤など）
が供給されることもある。これらは、個々の実施例に応
じ、着色剤と同じフィーダーから供給することもできる
し、あるいは独立のフィーダーから供給することもでき
る。このように、各種のフィーダーから押出機１４０に
成分が供給されることがあるが、押出機１４０はそれら
の成分を混合して配合重合体混合物を調製するのであ
る。
【００１４】図示のごとく、着色剤フィーダー１３０は
制御器１２０から送られる着色剤添加速度調整指令に応
答する。このようにして着色剤フィーダー１３０から供
給された着色剤が生産用押出機１４０内において混合さ
れる結果、配合重合体混合物の色が加工中において調整
されることになる。制御器１２０に応答して着色剤フィ
ーダー１３０は着色剤添加速度を加減するが、これは多
くの場合において着色剤の使用の抑制および無駄の回避
をもたらす。図示のごとく、配合重合体混合物はダイを
通して生産用押出機１４０から流出する。かかるダイは
様々な形状および寸法の開口を有しており、それによっ
てたとえば（若干の例を挙げれば）円柱状のストラン
ド、ウェブ、シート、棒、管または溝形材のごとき各種
の成形品を製造することができる。かかる特定の実施例
においては、前述のごとく、ダイを通して押出された材
料のストランドは液浴１７０内に導入され、そこにおい
て冷却されかつ部分的に凝固させられる。かかる目的の
ためには、通例は水が使用される。プロセス内のこの時
点において、図示のごとく、センサー１１０は製品から
反射した光学的信号に基づいて混合物に関する色情報を
得ることができる。これらの光学的信号はセンサー１１
０によって電気信号に変換され、そして着色剤添加速度
に対する１つ以上の調整値を決定するため制御器１２０
に送られる。
【００１５】さて、一般に（重合体混合物または重合体
製品のごとき）物体の色が３つの独立した色パラメータ
ーまたは色信号値によって規定し得ることは言うまでも
あるまい。この点に関しては、たとえば、前述のごとき
ジャッドおよびウィチェッキの著書を参照されたい。そ
れ故、これら３つのパラメーターまたは信号値の各々を
独立に調整することによって色を変化させることができ
る。本発明においては、これら３つのパラメーターは色
空間の３つの次元と呼ばれる。
【００１６】図１に示されたような配合重合体の色を調
節するためのシステム１００に関して述べれば、かかる
システム１００は製品の目標色および（通例は最終製品
１ポンド当りの着色剤の量で表わされる）公称着色剤添
加速度を用いて初期化することができる。このような操
作は１回だけ実行され、それによってシステムの公称出
発点または初期状態が設定される。重合体および着色剤
の初期公称配合量がひとたび設定された場合には、シス
テム１００は生産中または配合重合体の加工中において
着色剤添加速度の継続的な調整を行って重合体製品の所
望の色を実現するためのハードウェアおよびソフトウェ
ア要素から成っていればよい。また、初期状態または初
期処方をも決定するようにハードウェアおよびソフトウ
ェア要素を構成することもできる。
【００１７】（たとえば、完全に自動化された操作によ
り）システムの初期出発点を設定するためには各種の方
法を使用することができるが、システムの初期状態が加
工中の重合体混合物の所望の色を与えるシステムの動作
点に近接しているほど、所望の色は迅速に実現されるこ
とになる。とは言え、配合重合体の色を調節するための
本発明システムが有する利点の１つは、初期処方が最初
は加工中の重合体混合物の所望の色を与えない場合で
も、システムが自動的に処方を調整して加工中に所望の
目標色を実現することにある。このような初期状態をよ
り効果的に達成するため、１つの可能な初期化方法を下
記に示す。
【００１８】重合体製品の処方は、所望の色、基材樹脂
の組成または濃度、着色剤の組成または濃度、およびそ
の他の添加剤の濃度によって表現することができる。す
なわち、公称製品処方を求めるためには、クベルカ−ム
ンクの理論に基づいて重合体製品の所望の目標色を与え
ることが理論的計算によって示されると同時に、加工中
に必要が生じた場合には着色剤の相対量を変化させるこ
とによって重合体製品の色を調整し得るだけの融通性を
与えるような公称濃度の下で適当な重合体、着色剤およ
びその他の添加剤を選定することが必要である。なお、
理論的には重合体の相対量を調整することによって色を
変化させることもできるが、これは実際的でも経済的で
もないことが理解されよう。
【００１９】また、センサー１１０によって測定された
重合体製品の適当な目標色を設定することも必要であ
る。様々な色測定方法の間の差および重合体製品の色に
対する射出成形の効果は問題を一層複雑にする。それ
故、センサー１１０によって測定された重合体製品の目
標色は重合体製品の「標準板」の色とは同じでないこと
もある。
【００２０】選定された重合体、着色剤およびその他の
添加剤に関する公称製品処方を求める操作は従来通りの
ものであって、これは各種の市販ソフトウェア（たとえ
ば、前述のごときＭＴＳ）のいずれかによって実行する
ことができる。市販ソフトウェアの別の実例としては、
コルモルゲン社(Kollmorgen, Corp.) の一部門であるア
メリカ合衆国ニューヨーク州ニューバーグ所在のマクベ
ス(MacBeth) 社から「オプティマッチ(OPTIMATCH) 」の
登録商標で入手し得るプラスチック色決定システムが挙
げられる。かかる操作の結果としては、ｎ種の着色剤お
よびそれらの各々に関する濃度ｘi0（式中、ｉはｎまで
のゼロでない整数である）のリストが得られる。重合体
または基材樹脂およびその他の添加剤の濃度も最終製品
１ポンド当りの量として設定することができるが、着色
剤の濃度とは異なり、これらの濃度は初期処方を越えて
調整されたり、あるいは少なくとも加工中に調整された
りすることはないのが普通である。
【００２１】かかる初期処方の結果、重合体製品標準と
実質的に同じ反射スペクトルまたは分光反射曲線を有す
る（すなわち、非メタメルマッチを示す）重合体製品が
得られれば理想的であるが、これは実際には起こりそう
にない。予測される反射スペクトルは、３つの色空間パ
ラメーターまたは信号値Ｘ0 、Ｙ0 およびＺ0 に対応さ
せることができる。なお、前述のごときジャッドおよび
ウィチェッキの著書中に記載されかつ色空間の３つの次
元に関して前記に記載された通り、所定の光源に対して
物体の色は３つのかかる信号値に分解され得ることが理
解されよう。便宜上、本明細書中においては物体の色を
表わす三刺激信号値が使用されるが、本発明はかかる特
定の色信号表現のみに限定されるわけではない。たとえ
ば、変換の使用によってその他の色信号表現を得ること
もできる。あるいはまた、前述の米国特許出願明細書中
に記載されているごとく、ＲＧＢ色信号を使用すること
もできる。
【００２２】上記のごとき公称製品処方の特徴の１つ
は、公称処方を自在に変化させて重合体製品の目標色に
近い任意の色を生み出すことを可能にするような処方を
得ることにある。このような特徴は公知のごとき製品処
方決定用市販ソフトウェアツールのいずれによっても提
供されておらず、また認識されてもいない。すなわち、
配合重合体の色を調節するための本発明システムの特徴
の１つは、後述のごとく、クベルカ−ムンクの式を線形
化することによって得られた式の性質に基づいて特定の
公称組成の近傍における配合重合体混合物の色の「制御
可能性」を表わす定量的尺度を得るための方法を含むこ
とである。このような尺度は、公称処方を変化させて重
合体製品の目標色の近傍にある任意の色を生み出すこと
の容易さを表わす指標となる。かかる制御可能性および
それに関連した定量的尺度は、加工中の配合重合体の色
を調節するためのシステムにおいて有用である。なぜな
ら、作業条件の乱れ、変化または異常のため、生産中ま
たは配合重合体の加工中において重合体混合物の色が目
標色から任意の方向にずれることがあるからである。こ
のような加工中の色ずれを補正するため、配合重合体の
色を調節するための本発明システム内に含まれるフィー
ドバック制御器は、１種または数種の着色剤の添加速度
を調整することにより、加工中の混合物の色を目標色に
向けて逆方向に移動させる能力を有している。
【００２３】クベルカ−ムンクの理論は、着色剤濃度
（ｃi ）と「色空間」との間に下記のごとき非線形の関
係を与える。 Ｘ＝ｆ1 （ｃ1 ，ｃ2 ，....，ｃn ） ［１］ Ｙ＝ｆ2 （ｃ1 ，ｃ2 ，....，ｃn ） ［２］ Ｚ＝ｆ3 （ｃ1 ，ｃ2 ，....，ｃn ） ［３］ 式中、Ｘ、ＹおよびＺは前述のごとき色空間パラメータ
ーまたは信号値であり、そしてｆi はジャッドおよびウ
ィチェッキの著書中に詳しく説明されているごとく選定
された光源（または発光体）および「標準観測者」に少
なくとも部分的に依存する数学的関係である。公称着色
剤濃度ｃ10，....，ｃn0についてこれらの関係式を通常
のテイラー級数に展開すると、下記のごとき簡略化され
た数学的表現が得られる。
【００２４】
【数１】
【００２５】式中、Ｘ0 、Ｙ0 およびＺ0 はかかる特定
の実施例においては公称三刺激信号値であり、Ｏ（ｃ−
ｃ0 ）2 は２次以上の項を表わし、そしてＧは下記の式
によって与えられる定常利得の行列である。
【００２６】
【数２】
【００２７】公称着色剤処方の変化が小さい場合、式
［４］中の高次項は加工中の混合物の色の変化にほとん
ど寄与せず、従って加工中の混合物の色に対する着色剤
濃度または添加量の変化の効果は利得行列Ｇによって特
徴づけられる。すなわち、Ｇが最大行階数を有する場合
には、重合体製品の目標色の近傍における加工中の混合
物の色を任意に変化させることができる。行列Ｇは、加
工中の混合物の色の変化に対応した着色剤添加量または
濃度を達成することの「困難さ」を表わす定量的尺度を
与える。かかる定量的尺度は「状態数」と呼ばれる行列
Ｇの特性に関係するものであって、これはシー・エイチ
・ゴルブおよびシー・エフ・ヴァンローン(C.H. Golub
& C.F. Van Loan)著「マトリックス・コンピュテーショ
ンズ(Matrix Computations) 」（ジョンズ・ホプキンス
大学出版局、１９８３年）並びにジー・ストラング(G.
Strang) 著「リニアー・アルジェブラ・アンド・イッツ
・アプリケーションズ(Linear Algebra and its Applic
ations) 」（アカデミック・プレス社、１９８０年）中
に詳しく説明されている。Ｇが無限の状態数を有するよ
うな状況においては、Ｇに階数の不足がある。Ｇの状態
数が１に比べて大きい場合、高次項を無視した式［４］
の線形系には解が存在するが、それらを数値的に求める
のは困難である。また、こうして得られた解はＧ中のエ
ントリーの変化に敏感である。この点に関しては、たと
えば、前述のごときゴルブおよびヴァンローンの著書を
参照されたい。クベルカ−ムンクの理論の制約およびそ
の他の理由のためにＧ中には誤差が避けられないから、
このような状況下で得られる処方は本発明に従って「事
実上調整不可能」である。すなわち、着色剤の必要量か
ら見て、加工中の混合物の色は調整するのが困難なので
ある。それ故、かかる処方は実際に調整不可能である
か、あるいは事実上調整不可能である。しかるに、Ｇの
状態数が１に比べて適度である場合には、式［４］の線
形系の信頼可能な解を数値的に求めることが比較的容易
である。たとえば、１０００より大きい状態数は過大と
なる可能性が高いのに対し、１００より小さい状態数は
そうでない可能性が高い。とは言え、状態数の適格性は
Ｇ中のエントリーに付随する不確実度に少なくとも部分
的に依存する場合のあることが理解されよう。
【００２８】それ故、状態数は加工中における色調整の
融通性を示す定量的尺度となる。着色剤の処方決定に際
しては、他の着色剤処方技術（たとえば、重合体製品の
色を決定するための市販ソフトウェアによって達成され
る着色剤処方技術）と組合わせて状態数を考察すれば、
あるアプローチにおける公称処方が本発明に従って事実
上調整不可能であるかどうかを判定することができるの
である。
【００２９】前述のごとく、初期製品処方を決定する際
におけるもう１つの特徴は、加工中においてセンサー１
１０により測定された重合体製品の適当な目標色を設定
することである。また、配合重合体の色を調節するため
の本発明システムの個々の用途に応じ、１つの連続生産
期間中において目標色を変更することもできる。製品の
目標色を設定するための２つのアプローチは、「生産標
準」を用意すること、およびセンサーの測定値と最終の
成形板の色または重合体製品の所望の色とを関係づける
変換方法を開発することである。
【００３０】生産標準とは以前のロット中において得ら
れた重合体製品の物理的試料であって、成形した場合に
重合体製品の色標準と同じ成形板を与えるようなもので
ある。かかる生産標準がセンサー１１０によって測定さ
れ、そして測定されたそれの色が生産用の目標色として
使用される。使用するセンサーの種類によっては、物理
的な生産標準および加工中の重合体製品または配合重合
体混合物の両方をほぼ同時に測定することが可能な場合
がある。このような場合には、センサー１１０は色測定
値の差を与えさえすればよいのであって、十分に高い精
度および確度を有する絶対的な色測定値を与える必要は
ない。更に別の技術によれば、ロットの開始時に生産標
準を測定し、得られた測定信号を記憶し、そして連続生
産期間全体を通じてこれらの記憶された信号を制御標準
として使用すれば十分な場合もある。 センサー１１０
用の目標色を決定するための第２のアプローチは、加工
中の重合体製品（たとえば、ストランドまたはウェブ）
の測定された色と既知条件下でその重合体製品から作製
された成形板の色とを関係づける変換方法を開発すると
いうものである。このような色の差は作業環境を構成す
る多数の因子に原因することがあるのであって、その一
例は色測定時における重合体混合物の温度である。それ
故、測定時において重合体混合物の温度（またはこの温
度と相関する変数）を測定するための温度センサーを含
むことが望ましい場合がある。また、温度に原因する色
の変化を補償するように目標色または配合重合体混合物
の測定された色を調整もしくは補正し得ることも理解さ
れよう。ひとたび変換方法が得られたならば、重合体製
品の標準板の色にそれの逆変換を適用することにより、
センサーによって得られる信号測定値に関する目標色を
生み出すこともできる。このようなアプローチは、加工
中において測定される重合体製品の色とその重合体製品
から最終的に得られる成形板との間に一貫した関係が存
在する場合に最も効果的である。なお、成形板または重
合体製品の色標準が利用可能であれば、配合重合体の色
を調節するための本発明システムの初期化を完全に自動
化し得ることが理解されよう。
【００３１】図１に示されるごとく、システム１００は
加工中の配合重合体の色を測定するためのセンサー１１
０を含んでいる。使用する配合機の種類に応じ、製品は
たとえば多数の細いストランド、平坦なウェブまたはシ
ートの形態を有し得る。かかる色センサーは様々な形態
のものであり得る。重合体混合物の色を繰返して測定し
得るものであれば、三刺激値（三フィルター）測色計、
分光測色計、および電子式のビデオカメラまたは静止写
真カメラシステムをはじめとする任意のセンサーを使用
することができる。たとえば、一般的なＲＧＢビデオカ
メラが十分に役に立つ。「撮像用色センサー」と称する
前述の米国特許出願明細書中には、色センサーの一具体
例が詳細に記載されている。いずれの場合にせよ、かか
るセンサーは色情報を与える三次元信号の測定値を実時
間で発生し得る能力を有する必要がある。
【００３２】配合重合体の色を調節するための本発明シ
ステムを構成するもう１つの要素は着色剤フィーダー１
３０である。可能な供給方法としては、たとえば供給口
において配合機に粉末またはペレットを直接に供給する
方法、たとえば供給口において配合機に単一の顔料分散
体ペレットを供給する方法、たとえば供給口において配
合機に液状の着色剤を供給する方法、および供給口以外
の位置において配合機に液状の着色剤を注入する方法が
挙げられる。かかる液状材料または固体材料を取扱うた
めに適した装置の若干の実例としては、ベルトフィーダ
ー、振動コンベヤー、減量フィーダー、空気コンベヤ
ー、蠕動ポンプ、歯車ポンプ、容量型ポンプおよび遠心
ポンプが挙げられる。かかる着色剤フィーダーは、配合
機に互いに独立した着色剤の流れを供給する能力を有す
る必要がある。とは言え、個々の着色剤が成分の予備混
合物を構成していてもよい。更にまた、混合物の大部分
を予備混合すると共に、閉ループフィードバック制御に
よって所定数の着色剤を比較的少量ずつ変化させて所望
の目標色を得ることが経済的であるような場合もある。
なお、着色剤フィーダーが制御器に応答しながら独立に
調整可能な実質的に所定の添加速度で１種または数種の
着色剤を配合重合体に供給し得るようにするため、各々
の着色剤の添加速度は他の着色剤の添加速度から独立に
調整し得ることが望ましい。配合重合体の色を調節する
ための本発明システムを構成する更にもう１つの要素は
制御器１２０であって、これは加工中の重合体混合物の
測定された色の変化を表わすセンサー信号の変化に応答
して適当な着色剤添加速度を決定する。かかるフィード
バック制御は、プログラマブル論理制御器（ＰＬＣ）ま
たは分散型制御システム（ＤＣＳ）のごとき通常のプロ
セス制御用ハードウェアを用いて実行することができ
る。効果的な動作を達成するため、配合重合体の色を調
節するためのシステムの一実施例においては、時間に独
立な線形フィードバック制御を実現するために使用し得
るような１組の離散型時間差方程式を使用することがで
きる。とは言え、各種のフィードバック制御技術のうち
の任意のものを使用し得ることが理解されよう。かかる
フィードバック制御技術としては、たとえば、エム・ジ
ャムシディ、エヌ・バディークおよびティー・ジェイ・
ロス(M. Jamshidi,N. Vadiec & T.J. Ross)編「ファジ
ー・ロジック・アンド・コントロール：ソフトウェア・
アンド・ハードウェア・アプリケーションズ(Fuzzy Log
ic and Control: Software and Hardware Application
s) 」（プレンティス・ホール社、１９９３年）中に記
載されているようなファジー論理フィードバック制御、
並びにミラー、サットンおよびウェルボス(Miller, Sut
ton & Werbos) 編「ニュートラル・ネットワークス・フ
ォー・コントロール(Neutral Netweorks for Control)
」（マサチューセッツ工科大学出版局、１９９０年）
中に記載されているような中性点網フィードバック制御
が挙げられる。ところで、上記の特定の実施例は着色剤
の添加速度と加工中に測定された配合重合体の色の変化
とを関係づける動的モデルに基づいている。このような
関係は、後述のごとく、重合体製品の色を表わすため連
続生産期間中において発生されることのある信号の記述
を可能にする数学的モデルに基づくものであればよい。
かかる特定の実施例においては、制御器はシステムの所
望の閉ループ応答速度を規定するために役立つ（外部的
に選定された）単一の調整可能なパラメーターを与える
ように構成されているが、本発明はこのような構成のみ
に限定されるわけではない。
【００３３】これを達成するための技術を以下に説明す
る。閉ループフィードバック制御のために有用な技術を
得るためには、先ず最初に、(1) 重合体混合物中の着色
剤濃度に対する着色剤添加速度の変化の効果、(2) 重合
体混合物の色に対する着色剤濃度の効果、および(3) 配
合機からセンサーへの重合体混合物の輸送に伴う時間的
遅れに関して仮定が設けられる。なお、これらの仮定は
システムの正確な動作を反映していないかも知れない
が、それらは配合重合体の色を調節するための本発明シ
ステムの効果的な運転のために適することが判明したの
である。図２はこのようなアプローチを示すブロック図
であって、図中の信号は配合プロセス中の様々な位置に
おける色情報を与えるものである。
【００３４】便宜上、着色剤は配合機内において反応や
相互作用を示さないことが仮定される。その結果、着色
剤の混合動力学（図２中のブロック１０１）は下記のご
とき周波数領域行列方程式によって記述することができ
る。
【００３５】
【数３】
【００３６】式中、ｓはラプラス変換変数であり、
【００３７】
【数４】
【００３８】は配合機出口における着色剤濃度の（公称
値からの）偏差であり、
【００３９】
【数５】
【００４０】は着色剤添加速度の（公称値からの）偏差
であり、そしてＭii(s) は各々の着色剤に関する混合動
力学を記述する単一入力かつ単一出力の伝達関数であ
る。このようなアプローチの下では、全ての着色剤が同
じ位置および同じ方法で配合機に供給されるならば、上
記式［６］中の対角要素は実質的に等しくなる。また、
着色剤が相互作用を示さないという仮定に基づき、上記
式［６］中の対角要素以外の要素はゼロである。混合動
力学を記述しかつＭ(s) の対角要素から成る伝達関数
は、エル・リュン(L. Ljung)著「システム・アイデンテ
ィフィケーション：セオリー・フォー・ザ・ユーザー(S
ystem Identification: Theory for the User)」（プレ
ンティス・ホール社、１９７８７年）中に記載されてい
るような通常のシステムアイデンティフィケーション技
術によって決定することができる。通例、いかなる所定
の運転システムについても、この情報は配合機上におい
て開ループ生産運転を行うことによって得ることができ
る。また、このシステムアイデンティフィケーション操
作は自動化することもできる。本明細書中においては２
８ｍｍウェルナー−プフライデラー二軸スクリュー押出
機に関する値が後述されるが、本発明はこの特定の配合
機または押出機を使用した実施例のみに限定されないこ
とは言うまでもない。着色剤の動力学は、いかなる配合
機についても通常のごとくにして求めることができる。
【００４１】また、重合体混合物の色に対する着色剤添
加量または濃度の効果は、下記のごとく、高次項を無視
した式［４］によって与えられる。詳しく述べれば、 Δｙ(s) ＝ＧΔｃ(S) ［７］ 式中、
【００４２】
【数６】
【００４３】は連続生産期間中における加工中の重合体
製品の色の目標色からの偏差を表わす。 最後に、図２
中のブロック１０３によって示される輸送遅れは下記の
式によって記述することができる。 Δｙm (s) ＝ｅ-sT Δｙ(s) ［８］ 式中、Δｙm (s) は加工中においてセンサー１１０によ
り目標色に対して測定された重合体製品の色の測定値で
あり、またＴは重合体混合物が配合機を出る時刻とそれ
の色がセンサー１１０によって測定される時刻との間に
おける遅れ（単位秒）である。
【００４４】式［６］、［７］および［８］を統合すれ
ば、下記のごとく、重合体配合プロセス中において得ら
れる色情報を表わす信号のラプラス変換表現が得られ
る。 Δｙm (s) ＝ＧＭ(s) ｅ-sT Δｕ(s) ［９］ このような関係を利用した配合プロセスの閉ループフィ
ードバック制御を図３に示す。ブロック１０５内のＰ
(s) は上記式［９］に従って色情報を与える信号を生み
出す操作を表わし、ｒ(s) はセンサーによって測定され
た製品の目標色を表わし、Δｙm (s) は加工中において
測定された配合重合体の色を表わし、そしてブロック１
０６内のＱ(s) は時間に独立な線形フィードバック制御
器の実施例を表わす。
【００４５】以上、加工中の配合重合体の色を調節する
ための本発明システムによって得ることのできる信号を
説明したが、制御器の残部はエム・モラリおよびイー・
ズィー・ザフィリュー(M. Morari & E.Z. Zafiriou) 著
「ロバスト・プロセス・コントロール(Robust Process
Control)」（プレンティス・ホール社、１９８９年）中
に記載されたような通常の制御理論を使用しながら式
［９］中に与えられるＰ(s) から求めることができる。
すなわち、Ｐ(s) に対応するフィードバック制御は下記
の式によって表わすことができる。
【００４６】 Ｑ(s) ＝Ｇ-1Ｍ- -1(s) Ｆ(s) ［１０］ 式中、Ｍ- (s) はＭ(s) の最小位相部分であり、そして
Ｆ(s) は前述のごとき「ロバスト・プロセス・コントロ
ール」中に記載されているごとくに所望の閉ループ系応
答を整形するために使用される低域フィルターである。
より簡便には、このフィードバック制御を図４に示され
るごとくに実現することもできる。この場合、図１中の
制御器１２０に対応するブロック１２０’内のＫ(s) は
下記の式によって表わされる。
【００４７】 Ｋ(s) ＝Ｑ(s) ［Ｉ−Ｐ(s) Ｑ(s) ］-1 ［１１］ また、上記式［８］中の輸送遅れに対してペード(Pade)
近似を使用することが好都合である場合もある。Ｆ(s)
の選択が閉ループ系の挙動を少なくとも部分的に決定す
ることを証明することができる。詳しく述べれば、ｒ
(s) とｙm (s) との間の閉ループ関係は下記の式によっ
て表わされる。
【００４８】
【数７】
【００４９】
【数８】
【００５０】また、Ｍ(s) が最小位相である場合、これ
は次のように簡略化される。
【００５１】
【数９】
【００５２】通例、Ｆ(s) は次のような形を取り得る。
【００５３】
【数１０】
【００５４】かかる特定の実施例においては、単一のパ
ラメーターεが閉ループ系の応答速度を部分的に決定す
るのであって、εが小さくなるほど閉ループ系の応答は
早くなる。要するに、前述の議論に基づけば、制御器は
式［１０］および［１１］に従って式［６］中の対角要
素およびＴを設定することに基づいてより正確に規定す
ることができる。これは、部分的には、ハードウェアを
含めたシステムの個々の実施例に依存する。また、所望
ならば、このようなシステムアイデンティフィケーショ
ン操作はＭ(s) およびＧを規定することを含めて自動化
することもできる。商業的に入手可能なハードウェアを
使用した、配合重合体の色を調節するための本発明シス
テムの特定の実施例を以下に示す。しかしながら、本発
明はかかる特定の実施例のみに限定されるわけではな
い。所定の実施例に関し、たとえば前記に記載されたご
とくにして制御器を規定することができる。また、かか
るシステムに色情報を与える信号に関する別のより複雑
な記述法を制御器の一部として使用することもできる。
前記に記載されたこのようなアプローチによれば、パラ
メーターεに基づく連続時間型または連続信号型の制御
器が得られる。また、ケイ・ジェイ・アストロムおよび
ビー・ウィッテンマーク(K.J. Astrom & B. Wittenmar
k) 著「コンピューター・コントローラー・システムズ
・セオリー・アンド・デザイン(Computer Controller S
ystems Theory and Design) 」（プレンティス・ホール
社、１９８４年）中に記載されているような方法を使用
することにより、かかる連続型の制御器を通常のプロセ
ス制御ハードウェア上における実施のために適した離散
時間型の制御器に変換することもできる。更にまた、様
々なシステム応答要求条件を有する用途に合わせて閉ル
ープフィードバック制御を注文設計することが望ましい
場合もある。
【００５５】ＭＴＳソフトウェアを用いてＧＥ社製のノ
リル(NORYL) 色番号５０１３３を処方するために着色剤
Ｒ１６００、Ｒ６１６０１、Ｒ６１７１、Ｒ５６８６お
よびＲ２０３を使用することができる。図５〜９は、特
定の着色剤の所定の変化に対する、ＭＴＳソフトウェア
から誘導された製品の色のＣＩＥラボラトリー色パラメ
ーターまたは信号値Ｌ、ａおよびｂの変化を示してい
る。これらのグラフから、図５〜９中に示された曲線の
勾配に基づいて下記のごとき行列Ｇが得られた。
【００５６】
【数１１】
【００５７】配合重合体の色を調節するための本発明シ
ステムの一実施例においては、ＧＥ社製のゲマックスII
(GEMAX II)を配合するために２８ｍｍのウェルナー・プ
フライデラー二軸スクリュー押出機を使用することがで
きる。図１０、１１および１２には、２８ｍｍのウェル
ナー・プフライデラー二軸スクリュー押出機に対する青
緑色着色剤のパルス入力に関し、実際の応答と共に応答
のシミュレーション結果が示されている。このデータ
は、線状の動的な着色剤の混合動力学を決定して式
［６］中の対角要素を求めるために収集されたものであ
る。エル・リュン(L.Ljung)著「マットラブ・システム
・アイデンティフィケーション・ツールボックス・ユー
ザーズ・ガイド(MATLAB System Identification Toolbo
x User´s Guide) 」（マスワークス社、マサチューセ
ッツ州ナティック、１９９１年）中に記載されたような
マットラブ・システム・アイデンティフィケーション・
ツールボックス・ソフトウェアを使用しながら、方程式
誤差法に従って実験データから６次動的モデルが得られ
た。このような配合機に関し、Ｍ(s) は対角行列であっ
て、それのエントリーは下記の式［１７］によって与え
られる。
【００５８】
【数１２】
【００５９】式中、ｉ＝１、２、３である。また、輸送
遅れは約４０秒であることがグラフによって示されてい
る。式［１０］に基づく制御器の実施例に関する情報
は、２８ｍｍのウェルナー・プフライデラー二軸スクリ
ュー押出機に関する上記の式［１６］および［１７］に
よって与えられる。かかる特定の実施例に関しては、式
［１０］はε＝１００の下で実現された。図１３は、Δ
Ｌ＝１．０、Δａ＝０．５およびΔｂ＝−１の初期色誤
差の下で押出機を始動した場合における閉ループ系の応
答を示している。また、図１４は上記のごとき初期色誤
差を排除するための着色剤Ｒ１６００、Ｒ６１６０１お
よびＲ６１７１の添加速度の変化を示している。本発明
がかかる特定の重合体、着色剤、押出機および制御器の
使用によって限定されないことは言うまでもない。これ
は本発明の１つの実施例に過ぎないのである。
【００６０】配合重合体の色を調節するための本発明シ
ステムは、次のような方法に従って運転することができ
る。少なくとも１種の重合体の所定量および少なくとも
１種の着色剤の所定量が、たとえば基材樹脂貯蔵器兼フ
ィーダー１６０および着色剤フィーダー１３０からそれ
ぞれ供給される。こうして供給された重合体および着色
剤はたとえば押出機１４０によって混合され、それによ
って少なくとも１種の重合体および少なくとも１種の着
色剤を実質的に所定の濃度で含有する実質的に均質な混
合物が調製される。この場合、たとえばバッチ操作によ
って実質的に所定の量を供給してもよいし、あるいは諸
成分を実質的に所定の供給速度で実質的に所定の時間に
わたり供給することによって実質的に所定の量を供給し
てもよいことが理解されよう。更にまた、以前に供給さ
れた成分が混合されている間に追加の成分を供給し続け
ることもできる。こうして調製された混合物の色に関す
る情報を与える光学的信号が、たとえばセンサー１１０
によって測定される。こうして測定された混合物の色
が、図１に示されるごとくにして所定の目標色と比較さ
れる。次いで、測定された混合物の色と所定の目標色と
の差に応答して少なくとも１種の着色剤の濃度が調整さ
れる。そのためには、たとえば、少なくとも１種の着色
剤の添加速度を調整すればよい。更にまた、前述のごと
き３つの相異なる「方向」または「次元」について混合
物の色を変化させ得るような融通性を得るため、上記の
ごとき着色剤に加えて少なくとも２種の別の着色剤を混
合することもできる。そのような場合には、測定された
混合物の色と所定の目標色との差に応答してそれらの着
色剤のいずれか１種の濃度を調整すればよい。
【００６１】重合体および着色剤の供給に先立ち、着色
剤を選定することができる。その際には、前述のごと
く、配合重合体の色に対する着色剤濃度の効果に関する
利得行列Ｇが適度の状態数を有するように着色剤を選定
すればよい。やはり前述のごとく、混合物の色に関する
情報を与える光学的信号は様々な方法によって測定する
ことができる。たとえば、混合物の反射スペクトルを測
定することができる。また、混合物のＲＧＢ色信号を測
定することもできる。
【００６２】図１に示されるごとく、たとえば特定の着
色剤の添加速度を変化させることによって混合物中にお
ける少なくとも１種の着色剤の濃度を調整する操作は、
前述のごとき時間に独立な線形閉ループフィードバック
制御方式に従って実行することができる。また、ファジ
ー論理閉ループフィードバック制御方式に従って着色剤
の添加速度を調整することもできるし、あるいは中性点
網閉ループフィードバック制御方式に従って着色剤の添
加速度を調整することもできる以上、特定の実施の態様
に関連して本発明を説明したが、それ以外にも様々な変
更態様が可能であることは当業者にとって自明であろ
う。それ故、本発明の真の精神に反しない限り、前記特
許請求の範囲はかかる変更態様の全てを包括することを
理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】配合重合体の色を調節するための本発明システ
ムの一実施例を示す略図である。
【図２】重合体配合プロセスと配合重合体の色を表わす
信号との関係を示すブロック図である。
【図３】加工中の配合重合体の色を調節するための本発
明システム用の制御器の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図４】図３に示された制御器の別の実施例を示すブロ
ック図である。
【図５】ＧＥ社製ノリル色番号５０１３３の公称処方に
関して特定の着色剤の量の変化に原因するＣＩＥラボラ
トリー色パラメーターの変化をプロットしたグラフであ
る。
【図６】ＧＥ社製ノリル色番号５０１３３の公称処方に
関して特定の着色剤の量の変化に原因するＣＩＥラボラ
トリー色パラメーターの変化をプロットしたグラフであ
る。
【図７】ＧＥ社製ノリル色番号５０１３３の公称処方に
関して特定の着色剤の量の変化に原因するＣＩＥラボラ
トリー色パラメーターの変化をプロットしたグラフであ
る。
【図８】ＧＥ社製ノリル色番号５０１３３の公称処方に
関して特定の着色剤の量の変化に原因するＣＩＥラボラ
トリー色パラメーターの変化をプロットしたグラフであ
る。
【図９】ＧＥ社製ノリル色番号５０１３３の公称処方に
関して特定の着色剤の量の変化に原因するＣＩＥラボラ
トリー色パラメーターの変化をプロットしたグラフであ
る。
【図１０】配合重合体の色を調節するための本発明シス
テムの一実施例に関して開ループパルス応答の実測値お
よびシミュレーション結果をプロットしたグラフであ
る。
【図１１】配合重合体の色を調節するための本発明シス
テムの一実施例に関して開ループパルス応答の実測値お
よびシミュレーション結果をプロットしたグラフであ
る。
【図１２】配合重合体の色を調節するための本発明シス
テムの一実施例に関して開ループパルス応答の実測値お
よびシミュレーション結果をプロットしたグラフであ
る。
【図１３】図１０〜１２に示された開ループパルス応答
を示すような配合重合体の色を調節するための本発明シ
ステムの実施例に関して初期色誤差に対する閉ループ応
答のシミュレーション結果をプロットしたグラフであ
る。
【図１４】図１０〜１２に示された開ループパルス応答
を示すような配合重合体の色を調節するための本発明シ
ステムの実施例に関して初期色誤差に対する閉ループ応
答のシミュレーション結果をプロットしたグラフであ
る。
【符号の説明】
１００ システム １０５ 配合機 １０７ 温度センサー １１０ 色センサー １２０ 制御器 １３０ 着色剤フィーダー １４０ 生産用押出機 １６０ 基材樹脂貯蔵器兼フィーダー １７０ 液浴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−188124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−209741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 3/20 G01J 3/50 G05D 21/02

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 混合物の色に対する少なくとも１種の着
    色剤の濃度の効果に関する利得行列Ｇが１０００を越え
    ない状態数を有するように前記少なくとも１種の着色剤
    を選定する手段、少なくとも１種の重合体と前記少なく
    とも１種の着色剤とを混合して均質な混合物を調製する
    ための配合機、所定の間隔で前記混合物の色を継続的に
    監視するように構成されている光学的信号を測定するた
    めのセンサー、所定の着色剤添加速度で前記配合機によ
    って調製されている前記混合物に前記少なくとも１種の
    着色剤を供給するための着色剤フィーダー、および前記
    着色剤フィーダーに接続されそして前記センサーに応答
    しながら前記着色剤フィーダーの着色剤添加速度を制御
    するために役立つ制御器、を含むことを特徴とする、少
    なくとも１種の配合重合体の色を調節するためのシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記センサーが、三刺激値測色計、分光
    測色計および三色カメラから本質的に成る群より選ばれ
    かつ色情報を与える光学的信号を測定するために役立つ
    センサーから成る請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記センサーがＲＧＢカメラから成る請
    求項１記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記配合機が前記少なくとも１種の着色
    剤に加えて少なくとも２種の別の着色剤を混合して前記
    均質な混合物を調製するように構成されており、前記着
    色剤フィーダーが前記複数の着色剤を互いに独立した所
    定の着色剤添加速度で前記混合物に供給するように構成
    されており、かつ前記制御器が前記着色剤フィーダーの
    それぞれの着色剤添加速度を互いに独立に制御するよう
    に構成されている請求項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記配合機が基材樹脂貯蔵器兼フィーダ
    ーおよび押出機から成り、かつ前記押出機が前記少なく
    とも１種の重合体および前記複数の着色剤の供給を受け
    るため前記基材樹脂貯蔵器兼フィーダーおよび前記着色
    剤フィーダーにそれぞれ連結されている請求項４記載の
    システム。
  6. 【請求項６】 前記制御器が時間に独立な線形閉ループ
    フィードバック制御操作を実行するための装置から成る
    請求項４記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記装置が集積回路であり、かつ前記時
    間に独立な線形閉ループフィードバック制御操作が下記
    の式に基づく時間に独立な線形制御操作である請求項６
    記載のシステム。 Ｋ(s) ＝Ｑ(s) ［Ｉ−Ｐ(s) Ｑ(s) ］-1 Ｐ(s) ＝ＧＭ(s) ｅ-sT Ｑ(s) ＝Ｇ-1Ｍ- -1(s) Ｆ(s) 式中、ｓはラプラス変換変数であり、Ｉは恒等行列であ
    り、Ｔは前記配合機と前記センサーとの間における輸送
    遅れであり、Ｍ(s) は前記複数の着色剤の各々について
    前記着色剤フィーダーによる着色剤添加速度の変化が着
    色剤濃度に及ぼす効果に関する伝達関数の行列であり、
    Ｍ- (s) はＭ(s) の最小位相部分であり、Ｇは前記均
    質な混合物の色に対する着色剤濃度の効果に関する利得
    行列であり、そしてＦ(s) は低域フィルター伝達関数の
    行列である。
  8. 【請求項８】 前記制御器がファジー論理フィードバッ
    ク制御操作を実行するためのマイクロプロセッサーから
    成る請求項４記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記制御器が中性点網フィードバック制
    御操作を実行するためのマイクロプロセッサーから成る
    請求項４記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記均質な混合物の温度を測定するた
    めの温度センサーが追加包含され、かつ前記制御器が前
    記温度センサーにも応答する請求項１記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１種の配合熱可塑性樹脂の
    色に対する少なくとも１種の着色剤の濃度の効果に関す
    る利得行列Ｇが１０００を越えない状態数を有するよう
    に前記少なくとも１種の着色剤を選定し、前記少なくと
    も１種の熱可塑性樹脂の一定量を配合することにより均
    質な混合物を調製し、前記混合物の色に関する情報を与
    える光学的信号を測定し、前記混合物の測定された色と
    所定の目標色とを比較し、次いで前記測定された色と前
    記所定の目標色との比較結果に応じて前記混合物中にお
    ける前記少なくとも１種の着色剤の前記所定の濃度を選
    択的に加減することを特徴とする、本質的に樹脂および
    着色剤からなる少なくとも１種の配合熱可塑性樹脂の色
    を調節するための方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１種の配合熱可塑性樹脂の
    色に対する少なくとも３種の着色剤の濃度の効果に関す
    る利得行列Ｇが１０００を越えない状態数を有するよう
    に前記少なくとも３種の着色剤を選定し、前記少なくと
    も１種の熱可塑性樹脂の一定量を配合することにより均
    質な混合物を調製し、前記混合物の色に関する情報を与
    える光学的信号を測定し、前記混合物の測定された色と
    所定の目標色とを比較し、次いで前記測定された色と前
    記所定の目標色との比較結果に応じて前記混合物中にお
    ける前記複数の着色剤の少なくとも１種の前記所定の濃
    度を選択的に加減することを特徴とする、本質的に樹脂
    および着色剤からなる少なくとも１種の配合熱可塑性樹
    脂の色を調節するための請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記複数の着色剤を選定する前記工程
    が、前記利得行列の前記状態数が１０００未満となるよ
    うに前記複数の着色剤を選定することから成る請求項１
    ２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 調製される前記混合物の色に関する情
    報を与える光学的信号を測定する前記工程が前記混合物
    の赤、緑および青の色信号を測定することから成る請求
    項１１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 調製される前記混合物の色に関する情
    報を与える光学的信号を測定する前記工程が、前記混合
    物のＸＹＺ色信号を測定することから成る請求項１１記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記混合物の色に関する情報を与える
    光学的信号を測定する前記工程が、前記混合物の反射ス
    ペクトルを測定することから成る請求項１１記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記光学的信号と同時に前記混合物の
    温度を測定する工程が追加包含される場合において、前
    記混合物の測定された色と所定の目標色とを比較する前
    記工程が前記混合物の測定された温度を補償するように
    前記測定された色および前記所定の目標色の一方を変化
    させることを含む請求項１１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記混合工程が前記少なくとも１種の
    着色剤を所定の添加速度で供給することを含む場合にお
    いて、前記少なくとも１種の着色剤の前記所定の濃度を
    選択的に加減する前記工程が時間に独立な線形閉ループ
    フィードバック制御方式に従って前記少なくとも１種の
    着色剤の前記添加速度を調整することから成る請求項１
    １記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記配合工程が前記少なくとも１種の
    着色剤を所定の添加速度で供給して前記混合物を調製す
    ることを含む場合において、前記少なくとも１種の着色
    剤の前記所定の濃度を選択的に加減する前記工程がファ
    ジー論理閉ループフィードバック制御方式に従って前記
    少なくとも１種の着色剤の前記添加速度を調整すること
    から成る請求項１１記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記配合工程が前記少なくとも１種の
    着色剤を所定の添加速度で供給して前記混合物を調製す
    ることを含む場合において、前記少なくとも１種の着色
    剤の前記所定の濃度を選択的に加減する前記工程が中性
    点網閉ループフィードバック制御方式に従って前記少な
    くとも１種の着色剤の前記添加速度を調整することから
    成る請求項１１記載の方法。
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