JP4928555B2 - 液状着色材を混合するための装置及び方法、並びに液状着色材によってプラスチックを着色するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、液状着色材のためのミキサー、及び該ミキサーを用いて液状着色材を混合するための方法に関し、該方法は液状着色材を必要に応じて適切に調量してプラスチック処理装置に供給するために用いられる。

プラスチックの着色は一般的にマスターバッチを用いて行われる。マスターバッチは、染料若しくは顔料の高い割合のプラスチック粒子であり、プラスチック粒子はプラスチックの着色のためにプラスチックに添加される。このようなマスターバッチの使用においては欠点として、各種類のプラスチック及び各色に対して、個別の固有のマスターバッチをプラスチック加工のために準備してストックしておかなければならない。新たな色への迅速な交換若しくは色調の変更は不可能であり、それというのはそれぞれ新たなマスターバッチを製造しなければならないからである。

マスターバッチの代わりに、プラスチックの着色のために液状着色材を用いることもでき、この場合には液状着色材は、プラスチックの処理のための装置に、未着色の樹脂粒子と一緒に供給され、若しくは処理装置内ですでに溶融状態の樹脂内に混入される。このような方法においては、所望の色調に混合された１つの液状着色材を用いるようになっており、各所望の色にとって相応の液状着色材を製造してストックしておかなければならない。この場合にも、新たな色への迅速な交換若しくは色調の変更は不可能であり、それというのはそれぞれ新たな液状着色材を製造しなければならないからである。

国際公開第０２／０８７８４９号パンフレットに記載に方法では、複数の液状着色材を個別にプラスチック処理装置に供給し、かつ種々のプラスチック処理装置における個々の液状着色材の配合によって種々の色調のプラスチックを製造するようになっている。該方法においては欠点として、液状着色材とプラスチックとの十分に均質な混合を達成できず、不均一に着色された製品を製造してしまうことになる。

従って、プラスチックの着色のために個別の液状着色材を極めて異なる割合で配合する際に均一に混合された液状着色材を製造できるミキサー（混合装置）及び混合方法を必要になっており、この場合に混合物の製造はプラスチック処理の直前にプラスチック処理装置の必要に応じて行われるようになっている。ミキサーは、
所定の剪断力からようやく流動するチキソトロピーの液状着色材をも確実に混合できるようになっていなければならない。

国際公開第９９／３４９０５号パンフレットには、塗料製造のための方法を開示してあり、この場合には個別の液状着色材及び塗料ベース材料はミキサーの共有の１つのチャンバー内に調量され、次いで後続のタービンミキサー内で混合され、混合物はミキサーから流出するようになっている。該ミキサーは、プラスチックの着色に必要であるように、大量の塗料ベース材料の添加なしに粘性及び密度の異なる液状着色材を混合するためには適しておらず、それというのは液状着色材の混合が不十分であるからである。

米国特許第３６６４６３８号明細書には、液体の混合のためのスタティックミキサーを開示してあり、この場合には管内に複数の螺旋状混合エレメントを互いに交互に異なる回転方向で直列に配置してある。この種のスタティックミキサーはヘリカルミキサー若しくはケナイスミキサー(Kenics mixer)とも称され、一般的に二成分プラスチック若しくは二成分接着剤の製造の際の反応性の成分の混合のために用いられている。

二成分プラスチックの製造にとって動的なミキサーも用いられ、この場合には、ヘリカルミキサーによって知られる混合エレメントは混合管内で回転させられるようになっている。該ミキサーにおいては、両方の成分はスタティックミキサーの場合と同様にミキサーに端部から軸線方向へ供給されるようになっている。

前述のスタティックミキサー並びに、回転する混合エレメントによって形成された前述のミキサー（回転駆動式のミキサー）は、プラスチックの着色の場合のように流動特性の異なる液状着色材を極めて大きな混合比率で混合するためには適していない。
混合すべき液状着色材の粘性が異なっている場合には、例えば粘性の成分は均一に混合されず、色調が不均一になってしまうことになる。同様の問題は、液状着色材が互いに異なる密度を有し、若しくは液状着色材のうちの一種類若しくは複数種類がチキソトロピー特性を有している場合にも生じる。

特開平３−６０７２７号公報には静止型流体混合器を開示してあり、この場合には混合管の周壁にノズルを配置してあり、ノズルは、混合管内を流れる流体に流体を混合する用になっている。該混合器は、混合管内の大きな流体流にノズルを介して少ない量の流体を混合する場合に高い混合作用を生ぜしめようとするものである。

欧州特許出願公開第００９０２５７号明細書には、多成分プラスチックのためのミキサーを開示してあり、該ミキサーは１つの混合室、該混合室内で回転可能な１つのピストンから成っており、この場合にピストンと混合室との間に剪断間隙を形成してある。個々の各成分は半径方向で剪断間隙内に調量されて、ミキサーからピストンと相対する出口開口部を経て流出するようになっている。該ミキサーは、剪断間隙内に層状の流れを生ぜしめるものであり、この場合に、剪断間隙内の内容物を出口開口部に向かう方向で運動させるようにはなっていない。

互いに流動特性の異なる複数の液状着色材を極めて異なる割合でも均質に混合するという課題は、本発明に基づくミキサーによって、かつ該ミキサーを用いて液状着色材の混合のために実施される混合方法によって解決される。

本発明の対象は液状着色材(liquid colorant)のためのミキサーであり、該ミキサーは、混合管（ミキシングパイプ[mixing pipe]）を含んでおり、該混合管は該混合管の端部に出口開口部を備えており、さらに前記混合管内に該混合管の縦軸線（長手方向軸線）を中心として回転可能に配置された混合機構（混合ユニット[mixing unit]）を含んでおり、該混合機構は少なくとも２つの混合要素（混合部材若しくはミキシングエレメント[mixing element]）を備えており、この場合に混合機構の同一の回転方向では、一方の部分（つまり第１群若しくは一方の組）の混合要素はミキサーの内容物を前記出口開口部の方向に向けて運動させ、つまり移動させるようになっているのに対して、他方の部分（つまり第２群若しくは他方の組）の混合要素はミキサーの内容物を前記方向と逆の方向に向けて運動させ、つまり移動させるようになっており、さらに液状着色材のための少なくとも２つの入口開口部を含んでおり、該入口開口部は混合管の端部間の壁、つまり周壁に、それも混合機構の領域内に配置されている。

本発明の対象はさらに、液状着色材の混合のための方法であり、該方法では本発明に基づくミキサー（混合装置）内で少なくとも２つの液状着色材を混合し、この場合に液状着色材は液状着色材のための入口開口部を介してミキサーに供給されるのに対して、混合機構は混合管の縦軸線を中心として運動させられ、かつ混合された液状着色材はミキサーから混合管の端部の出口開口部を経て流出するようになっている。

本発明の対象はさらに、プラスチック若しくは樹脂を着色するための方法であり、該方法では少なくとも２つの液状着色材は、液状着色材の混合のための本発明に基づく前記方法により、容積量を調量した状態で混合され、かつ混合された液状着色材は直接にプラスチック処理装置に供給されるようになっている。

本明細書で用いてある液状着色材なる記載は、拡散された１種類若しくは複数種類の顔料及び／又は溶融状態の１種類若しくは複数種類の染料を含む流動状の物質を意味する。液状着色材は流動状若しくはペースト状（糊状）であってよく、かつ所定の剪断力を受けた場合に、つまり所定の剪断速度で撹拌された場合にようやく流動化するチキソトロピーの添加剤を含んでいてよい。液状着色材若しくは流動状着色材は有利には、１０重量％、特に５重量％までの顔料を含んでいる。

本発明に基づくミキサーは１つの混合管を有しており、該混合管の端部に、混合された液状着色材のための出口開口部を配置してある。混合管は有利には次のように形成されており、つまり、混合管は混合過程中には、出口開口部と相対する端部を閉じたままにされており、その結果、混合管内で混合された液状着色材は混合管からもっぱら出口開口部を経て流出するようになっている。出口開口部には必要に応じて圧力保持弁を配置してあり、圧力保持弁は液状着色材がミキサーに供給されないかぎり、混合された液状着色材を出口開口部から流出させないようにしている。混合管は有利には円形の断面（横断面）を有していて、かつ円筒形状若しくは円錐形状を有しており、円筒形状は特に有利である。

混合管内には混合機構を次のように配置してあり、つまり混合機構は混合管の縦軸線（長手方向軸線）を中心として回転可能に支承されている。この場合に混合機構は少なくとも２つの混合要素を備えており、この場合に混合機構の同一の回転方向、つまり同じ回転方向では、一方の混合要素はミキサーの内容物を出口開口部に向けて運動させるようになっているのに対して、他方の混合要素はミキサーの内容物を出口開口部とは逆の方向に向けて運動させるようになっている。このようにミキサーの内容物への混合要素の異なる作用によって、ミキサー内には渦流発生に基づく内容物の逆流混合が生じる。混合要素の寸法は次のように形成されており、つまり、混合要素は混合機構の一回転に際して混合管の横断面の少なくとも８０％、有利には横断面の９０％にわたって運動するようになっている。このような寸法規定によって、混合管の全断面にわたる混合を達成している。混合要素は換言すれば、混合管の全長の少なくとも８割、有利には少なくとも９割にわたって延在している。混合機構は有利には交換可能に構成され、特に混合機構自体を分解することなしに混合管から抜き取ることができるように構成されている。

混合機構の混合要素は有利には、リード（螺旋方向）が互いに逆向きのねじ羽根によって形成され、換言すればねじ羽根の形状を有しており、このようなねじ羽根は螺旋混合器若しくはヘリカルミキサー(helical mixer)の混合要素によって知られるものである。別の形状の混合要素を用いることも可能であり、例えば混合要素は、互いに逆向きのかき混ぜブレードを備えたかき混ぜ器によって形成されていてよい。混合機構は、ミキサー内の内容物に互いに異なる作用を生ぜしめる少なくとも５つの混合要素、有利には９つの混合要素を有している。

混合機構の駆動は任意の形式で行われてよい。有利には混合要素は１つの原動機若しくはモータによって駆動されるようになっている。特に有利には、混合機構は混合管の軸線方向に延在する軸（シャフト）を用いて、混合管の出口開口部と逆の端部の側から駆動されるようになっている。混合要素は駆動部によって振動運動若しくは回転運動させられ、この場合に回転運動は有利である。複数の混合要素が混合管の周壁の近傍まで達していると、混合管内での混合機構の付加的な支承は不要である。

本発明に基づくミキサーは、さらに液状着色材のための少なくとも２つの入口開口部を有しており、該入口開口部は混合管の両方の端部間の周壁に、それも混合機構の領域内に、つまり混合機構の長さ内に配置されている。これにより液状着色材は、混合管内へ半径方向で混合管の周壁を通して供給されるようになっており、端部から軸線方向に供給されるようになっているものではない。着色材のための入口開口部は、混合管の端部の出口開口部から混合管の長さの少なくとも６０％の位置に、有利には８０％を越えた位置に配置され、つまり出口開口部と入口開口部との間の間隔は、混合管の長さの少なくとも６０％であり、有利には８０％を越えている。液状着色材のための入口開口部は１つ乃至３つの平面に配置され、特に有利には混合管の軸線に対して垂直な唯一の平面内に配置されている。入口開口部は、該入口開口部に通じる管路内への混合液状着色材の逆流を防止するために遮断弁若しくは逆止弁を備えていてよい。

液状着色材のための入口開口部と混合機構とは互いに次のように配置されており、つまり、混合機構の運動に際して、混合機構の少なくとも１つの混合要素は、入口開口部に対してわずかな間隔で、有利には１ｍｍよりも小さい間隔で、特に０．５ｍｍよりも小さい間隔で入口開口部を通過し、若しくは入口開口部に沿って運動するようになっている。これによって、液状着色材のための入口開口部において高い剪断力を達成し、かつ改善された混合作用を達成している。

本発明に基づくミキサーはさらに、ミキサーを着色材の交換の際に空にしてクリーニングするために、洗浄液体及び／又は圧縮空気のための付加的な単数若しくは複数の入口開口部を有し、有利には洗浄液体並びに圧縮空気のための入口開口部を有している。ミキサーは、混合管の端部の出口開口部に依存することなしに洗浄液体及び／又は圧縮空気の排出を可能にするために、追加的に１つ若しくは複数の出口開口部を有していてよい。洗浄液体及び／又は圧縮空気のための入口開口部及び必要に応じて設けられた追加的（付加的）な出口開口部は、有利には半径方向に混合管の端部の近傍に配置され、若しくは軸線方向に混合管の端部に配置されている。

液状着色材の混合のための本発明に基づく方法は、本発明に基づくミキサー内で実施される。この場合に液状着色材は、液状着色材のための入口開口部を介してミキサーに供給されるのに対して、混合機構は混合管の縦軸線を中心として運動させられ、かつ混合された液状着色材はミキサーから混合管の端部の出口開口部を経て流出するようになっている。有利には混合過程中には、液状着色材のための入口開口部及び混合管の端部の出口開口部のほかのすべての開口部は、閉じられており、その結果、入口開口部を介して供給された液状着色材は、混合の後に混合管からもっぱら混合管の端部の出口開口部を経て流出するようになっている。混合中には、特に混合管の出口開口部と相対する端部は閉じられたままである。

液状着色材の供給中の混合機構の運動は、振動運動又は往復運動で若しくは回転運動で行われ、この場合に回転運動が有利である。回転運動は特に有利にはほぼ一定の回転数で行われる。混合機構の運動（若しくは回転）の速度は、混合すべき液状着色材の特性に依存して選ばれる。運動の速度は、均一な混合を達成するように高く選ばれている。運動の速度の上限は、混合要素におけるキャビテーションの発生によってのみ規定される。ミキサーが気体、例えば空気を含んでいる場合には、運動の速度は、気泡の混入を避けて、気泡のない混合を達成するために低く選ばれる。

液状着色材の混合のための本発明に基づく方法は、有利には連続的に若しくは断続的に、つまり間欠的に行われる。連続的に行う場合には、液状着色材は所定の容積比率で供給され、これによって混合された液状着色材は連続流でミキサーから流出する。方法を断続的に行う場合には、交互に第１の所定時間内では液状着色材は所定の容積比率で供給され、続く第２の所定時間内では液状着色材の供給は行われない。断続運転では第１の所定時間内でのみ混合された液状着色材はミキサーから流出し、第２の所定時間内では流出しない。

液状着色材のための入口開口部への液状着色材の供給は、有利には容積比率で調量して行われる。この場合に液状着色材は、所望の色のための所定の混合比によって規定された所定の容積比率の容積流で供給される。このように調量して行われる供給、つまり調量供給は、有利には強制送り出し式のポンプによって行われ、この場合に送り出される容積若しくは体積は必然的にポンプの運動によって規定されている。強制送り出し式のポンプは例えばピストンポンプ、回転ピストンポンプ、若しくはベーンポンプ、或いは歯車ポンプである。液状着色材の調量供給のために有利には二重ピストンポンプ（２つのピストンによって形成されたポンプ）を用いてあり、この場合には交互に、一方のピストンは調量を行うのに対して、他方のピストンは充填されるようになっており、これによって一定の容積流を調量するようになっている。強制送り出し式のポンプを用いて行われる調量によって、混合される液状着色材の均一な調合を再現可能に達成している。供給される液状着色材の調量によって、混合される液状着色材の流量も正確に調節され、その結果、本発明に基づく方法では、液状着色材は直接にプラスチック処理装置へ供給（調量供給）されるようになっている。この場合に連続的な供給によって、例えば押し出し装置のようにプラスチック処理装置の連続的な作動を達成している。同様に、例えば射出成形装置のように断続的に作動するプラスチック処理装置内に液状着色材を断続的に供給することもできる。

有利には、本発明に基づくミキサー内への液状着色材の調量供給は、プラスチック処理装置に依存して制御されるようになっており、したがって液状着色材は、中間容器内に貯えることなしに直接にプラスチック処理装置内に供給されるようになっている。プラスチック処理装置に依存してミキサー内への液状着色材の調量供給を制御することは、例えば射出成形装置のように断続的に作動するプラスチック処理装置（プラスチック加工成形装置）にとって特に有利に用いられる。プラスチック処理装置内への本発明に基づく方法による直接的な供給は、着色材の交換若しくは色調変更に際してこのための着色材混合物を製造する必要がなく、或いはプラスチック処理装置における着色材容器を不要にし、ひいては着色材の交換若しくは色調変更に際して着色材容器を交換する必要がなく、迅速な着色材交換若しくはプラスチック処理の際の色調の変更を可能にしている。

特に有利には液状着色材の調量のために、ステッピングモータにより駆動可能な強制送り出し式のポンプを用いてある。このようなポンプは利点として、回転数調節可能な駆動部を備えた連続駆動式のポンプに比べて、広い領域で正確かつ一定に調節可能な調量率を有している。回転数調節可能な駆動部において、最大の調量率は一般的に１：１００よりも小さいのに対して、ステッピングモータによる駆動においては、調量率の領域は１：１０００よりも大きくなっている。これによってポンプを交換することなしに、混合比を広い領域で設定でき、ひいては高い色調を達成できるようになっている。液状着色材の調量には、ステッピングモータによって駆動可能なピストンビュレットを用いると特に有利である。

液状着色材のための入口開口部への液状着色材の供給は、本発明に基づく方法では連続的に若しくは周期的に行われる。本発明に基づくミキサー内で行われる逆流混合によって、１つ若しくは複数の液状着色材を周期的に供給する場合にも、組成若しくは調合の変化のない均一な混合を達成できるようになっており、この場合にミキサー内での混合された液状着色材の平均的な供給中断時間と供給時間との間の比は５：１よりも大きく、有利には１０：１よりも大きくなっている。この場合に一周期（１サイクル）は、ミキサー内への１つの供給時間（ステップ）と１つの供給中断時間との合計からなっている。周期的な供給によって、著しく異なる比率の液状着色材の正確な混合をも、色調の変化なしに達成できるようになっている。

着色材交換のために本発明に基づく方法では、有利には混合過程は中断され、ミキサーは、均一な新たな調合で混合された液状着色材を迅速に得るため並びに着色材交換に際して発生した残留物量を少なくするために、洗浄液体でクリーニングされる。このために、まず液状着色材の供給は中断され、混合管は圧縮空気の供給によって空にされる。次いで混合管は少なくとも一回、洗浄液体で満たされ、かつ混合機構は混合管及び混合機構に付着する液状着色材を洗浄液体によって除去するために運動され、若しくは回転される。混合管内への洗浄液体の充填及び混合機構の運動は複数回繰り返されてよい。次いで混合管は再び圧縮空気の供給によって空にされる。続いて液状着色材の供給は、新たな比率で継続される。本発明に基づく方法で液状着色材を直接にプラスチック処理装置内へ供給する場合に、有利にはクリーニング過程中に混合管内から圧縮空気によって送り出される残留物（内容物）、並びに新たな比率で混合された液状着色材の一部分は、別個の捕集容器内へ供給され、その後にプラスチック処理装置内への直接的な供給は継続される。洗浄液体若しくは洗浄媒体としては、液状着色材の成分を溶解させ若しくは分散させ得るあらゆる液体は原理的には適している。

洗浄過程は有利には次のように行われ、つまり洗浄過程の終端で、混合管と接続しているすべての管路は液体で満たされるようになっている。供給管路内でのガスクッションの形成を避けることによって、引き続く混合過程に際してミキサーからの混合された液状着色材の均一な流れを達成している。

入口開口部を、液状着色材の現在必要な混合物の形成にために用いない場合には、該入口開口部に通じている液状着色材のための供給管路は、有利にはミキサー内への液状着色材の供給開始の後にミキサー側から、混合された液状着色材で少なくとも部分的に満たされる。このことは、液状着色材の供給に用いられているポンプを短時間だけ逆の供給方向で作動することによって有利に行われる。すでに混合された液状着色材での前記供給管路の少なくとも部分的な充填によって、現在混合されている液状着色材が現在使用されていない入口開口部からの不都合な液状着色材で汚されてしまうようなことを避けるようになっている。別の実施態様では、現在用いられていない入口開口部に通じている供給管路は、洗浄過程中も洗浄液体で少なくとも部分的に満たされるようになっている。

液状着色材の混合のための本発明に基づく方法においては、少なくとも２つの液状着色材に加えて、混合管の周壁に配置された入口開口部から追加的に流動状の別の物質、溶剤若しくはコンパウンドを供給することができる。プラスチックの着色のための液状着色材の製造においては、さらに例えば紫外線安定剤、抗酸化剤、難燃剤、可塑剤、若しくは耐衝撃性改善剤を添加することもできる。

図１は、本発明に基づくミキサーの有利な実施例を示す概略図であり、ミキサーは螺旋状若しくはねじ形のシャフト（軸）によって形成された混合要素、洗浄液体及び圧縮空気のための付加的な入口開口部、並びに液状着色材の調量のための二重ピストンポンプを備えている。

図２は、ミキサーの連続運転の際の液状着色材の調量（流量）の推移を時間ｔにわたってプロットして示す線図であり、この場合に、第１の液状着色材は所定の調量率Ｆ₁で連続的に調量され、かつ第２の液状着色材は調量率Ｆ₂及びｔ₁の周期で周期的に調量されている。

図３は、ミキサーの断続運転の際の液状着色材の調量（流量）の推移を時間ｔにわたってプロットして示す線図であり、
この場合に、第１の液状着色材は所定の調量率Ｆ₁で連続的に調量され、かつ第２の液状着色材は調量率Ｆ₂で周期的に調量されている。断続運転において、両方の液状着色材は第１の時間ｔ₂にわたって調量され、かつ両方の液状着色材の調量は第２の時間ｔ₃にわたって中断される。

図４は、２つの混合管を備えた本発明に基づくミキサーの有利な実施例を示す概略図である。

図１に示す実施例では、ミキサーは、円筒形の混合管（１）を含んでおり、混合管（１）は下方の端部に出口開口部（２）を備えている。混合管（１）内に混合機構（３）を配置してあり、混合機構（３）は混合管（１）の縦軸線（長手方向軸線）を中心として回転可能（回転自在）であり、軸（８）を介してモータ（Ｍ）によって駆動されるようになっている。リードの交互に逆向きのねじ羽根（スクリュー若しくはプロペラ）として形成された都合５つの混合要素（３ａ，３ｂ）を有しており、混合要素（混合エレメント）は混合機構（３）の一回転に際して混合管（１）の断面の８０％以上にわたって運動させられる。混合機構（３）の同一の回転方向では、第１の部分（第１群）の混合要素（３ａ）は、ミキサーの内容物を出口開口部に向かう方向に運動させ、かつ第２の部分（第２群）の混合要素（３ｂ）は内容物を逆の方向に運動させるようになっている。ミキサーはさらに液状着色材（６，７）のための２つの入口開口部（４，５）を有しており、該入口開口部は混合機構（３）の領域で、混合管の両方の端部間の周壁に設けられていて、混合管（１）の縦軸線に対して垂直な仮想の１つの平面内に配置され、かつ混合管（１）の端部の出口開口部（２）から混合機構（３）の縦軸線の６０％を越える箇所に位置しており、つまり入口開口部（４，５）と混合管の下方の端部の出口開口部との間の距離は、混合機構の縦軸線の６０％を越える値である。液状着色材（６，７）のための入口開口部（４，５）と混合機構（３）とは互いに次のように配置されており、つまり、混合機構の運動に際して、混合機構の１つの混合要素（３ｂ）は、入口開口部（４，５）に対して０．５ｍｍよりも小さい間隔で入口開口部（４，５）を通過するようになっている。ミキサーはさらに、洗浄液体（１０）及び圧縮空気（１１）のための付加的な１つの入口開口部（９）を有している。

本発明に基づく方法の有利な実施例では、２つの液状着色材（６，７）は、二重ピストンポンプ（１３，１４）を用いて液状着色材（６，７）のための入口開口部（４，５）を介して混合管（１）に供給されるのに対して、混合機構（３）は混合管（１）の縦軸線を中心として回転させられる。この場合に、混合管（１）の出口開口部（２）と相対する端部、つまり上方の端部及び付加的な入口開口部（９）は閉じられたままであり、したがって入口開口部（４，５）を介して供給された量の液状着色材（６，７）は、ミキサーから、混合された液状着色材（１２）として出口開口部（２）及び弁（１５）を経て流出するようになっている。二重ピストンポンプ（１３，１４）は、ステッピングモータを用いて駆動され、これによって液状着色材（６，７）は所定の周期（サイクル）でミキサーに供給されるようになっており、この場合にミキサー内での混合された液状着色材の供給時間（サイクル時間若しくは送り時間）と平均的な供給中断時間との間の比は、１：１０よりも小さく選ばれ得るものである。混合された液状着色材（１２）は直接にプラスチック処理装置に供給され、この場合に液状着色材（６，７）の調量はプラスチック処理装置に依存して制御されるようになっている。

図１に示すミキサーは、着色剤交換のために特に適しており、このためにまず液状着色材（６，７）の調量は中断され、かつプラスチック処理装置への混合液状着色材（１２）の供給のための弁（１５）は閉じられる。次いで、付加的な入口開口部（９）を介して圧縮空気（１１）を供給して、混合管（１）内の内容物は弁（１５）を介して排出流（１６）として捕集容器内に排出される。次いで混合管（１）は、弁（１５）の閉じた状態で付加的な入口開口部（９）を介して洗浄液体（１０）で完全に満たされ、この場合に混合機構（３）は回転させられ、混合管（１）は混合管（１）の上方の端部の通気開口部（図示省略）を介して通気される。混合機構（３）を約３０秒間にわたってさらに回転させた後に、付加的な入口開口部（９）を介して圧縮空気（１１）を供給して、混合管（１）内の内容物は弁（１５）を介して排出流（１６）として捕集容器内に排出される。このような洗浄過程は続いてさらに二回繰り返される。次いで混合機構（３）の回転数は減少され、液状着色材（６，７）は新たな割合で調量して供給され、この場合に弁（１５）はまず開かれたままにされ、混合された液状着色材（混合液状着色材）は排出流（１６）として捕集容器内へ送られる。混合管（１）の容積に相当する量の液状着色材（６，７）を供給（調量）して、混合管（１）から空気を追い出した後に、混合機構（３）の回転数は再び所定の値に高められる。混合管（１）の容積の二倍乃至三倍に相当する量の液状着色材（６，７）を調量した後に、弁（１５）は切り換えられ、混合された液状着色材（１２）は再びプラスチック処理装置へ供給される。

図４に示す実施例において、ミキサーは２つの混合管（１）を含んでおり、各混合管（１）はそれぞれ、１つの出口開口部（２）、１つの混合機構（３）及び複数の入口開口部（４，５）を有している。入口開口部（４，５）に二重ピストンポンプ（１３，１４）を用いて液状着色材（６，７）を送るようになっており、この場合に各二重ピストンポンプにおいて、両方のピストンは互いに独立して駆動され、各ピストンに対応して配設された弁を介して、各ピストンから互いに独立して液状着色材を各混合管内へ供給するようになっている。両方の混合管は、４ポート弁として形成された弁（１５）を用いて互いに接続されており、これによって選択的に１つの混合管は、１つの管路を介して、混合液状着色材（１２）の処理のための装置に接続されるのに対して、別の混合管は排出流（１６）のための捕集容器に接続されるようになっている。ミキサーは、洗浄液体（１０）のための入口開口部（９）のほかに、有利には付加的な弁（１７）を有しており、該弁は、洗浄液体（１０）若しくは圧縮空気（１１）を出口開口部（２）からも混合管（３）内へ供給するようになっており、さらに混合管（３）の、出口開口部（２）と逆の側の端部に排出流（１９）のための付加的な出口開口部（１８）を設けてある。付加的な弁（１７）及び出口開口部（１８）は、混合管の両方向での洗浄（貫通洗浄）を可能にし、ひいては混合管の着色剤交換のための効果的なクリーニングを可能にしている。

図４に示す有利な実施例のミキサーを用いることによって、着色材交換に際して第２の混合管内には１つの液体着色材を変更された新たな混合比で供給するのに対して、第１の混合管にはもとの混合比で供給することができるようになっている。これによって着色材交換のための中断時間を短くしており、それというのは着色材交換にとって、弁（１５）からプラスチック処理装置へ通じている管路のみを洗浄し若しくは交換するのに対して、混合管のクリーニングは着色材の供給の中断なしに行われ得るからである。第１の混合管内では液状着色材（６，７）はまだもとの混合比で調量され、混合された液状着色材はもとの混合比で弁（１５）を介して送られるのに対して、第２の混合管は、前述のように洗浄液体（１０）及び圧縮空気（１１）を用いて洗浄されて空にされる。洗浄液体及び圧縮空気を入口開口部（９）から供給し、かつ弁（１５）から排出することのほかに、混合管は有利には追加的に逆方向で、弁（１７）を介して洗浄液体及び圧縮空気を供給しかつ出口開口部（１８）から排出することによって洗浄される。次いで、第２の混合管は前述のように新たな混合比の液状着色材（６，７）で満たされるのに対して、第１の混合管内への液状着色材の調量はもとの混合比で継続される。このために各１つの二重ピストンポンプ（１３，１４）の両方のピストン（ポンプピストン）は次のように作動され、つまり、１つのピストンから第１の混合管内へのもとの混合比での調量を行うのに対して、別のピストンから第２の混合管内への新たな混合比での調量を行うようになっている。１つのピストンから第１の混合管内へ液状着色材を調量して充填しなければならない行程中には、第２の混合管内への充填は中断され、進行中の調量は液状着色材のまだ満たされるべき別の、つまり第２のピストンへ切り換えられ、第１の混合管は満たされると、続いて第２の混合管内への充填を継続し、これによって第１の混合管内への進行中の調量は中断されないようになっている。有利には第２の混合管内への充填の前に、各二重ピストンポンプにおいて、第１の混合管内への調量のためにはちょうど必要とされていないピストンを充填し、次いで該すべてのピストンは、該満たされたピストンから第１の混合管内への調量に切り換えられ、続いて第１の混合管内への調量のためには今は必要とされていない第２のピストンを同じく充填し、次いで第２の混合管内への充填を開始するようになっている。
このような作動行程において、一般的に第２の混合管内への充填は、第１の混合管内への調量のために二重ピストンポンプの両方のピストン間の切換を必要とする前に終了されてよい。

実施例において、実験は、内径８．３ｍｍ及び長さ１０ｃｍの混合管（１）を備えた図１に示すミキサーによって行われている。ミキサーは出口開口部（２）に対して８ｃｍの距離に、それぞれ直径１．５ｍｍの２つの入口開口部（４，５）を有している。混合機構（３）としては、ミックパック社(Firma Mixpac)製のMR 08-12型の螺旋式ミキサー（スクリューミキサー若しくはヘリカルミキサー[helical mixer]）を用いてあり、螺旋式ミキサーは１２の混合要素（混合部材若しくはミキシングエレメント[mixing element]）を有しており、混合要素は、互いに逆向きのリードを有するねじ羽根（ヘリカルコイル[helical coil]）によって形成されている。混合機構は１つのモータを用いて毎分１５００回転で回転される。液状着色材の調量のためのピストンポンプ（１３，１４）として、ハミルトン社(Firma Hamilton)製のPSD/8形電動式ビュレットを使用してある。

例１
カラートレンド社(Rirma Colortrend)製のポリートレンド７００(Polytrend 700)の赤色及び白色の液状着色材は、異なる２つの入口開口部（４，５）を介してミキサーに断続的に、容積比１０：９でかつ容積流１．８ｍｌ／minで半径方向に供給される。液状着色材の供給時間と供給中断時間とはそれぞれ１０秒である。混合品質の判断のために、混合された液状着色材の、出口開口部（２）で得られた数個の液滴を載せガラス若しくはスライドグラスに薄く塗って視覚的に評価するようになっている。混合された液状着色材には色調の不均一性若しくは変化は認められていない。

例２（比較例）
例１を繰り返し、しかしながら両方の液状着色材は入口開口部（４，５）を介して半径方向にではなく、混合管の出口開口部（２）と反対側の端部の入口開口部を介して軸線方向に供給される。混合された液状着色材は、色調の明らかに識別可能な変化を示している。

本発明に基づくミキサーの実施例を示す概略図 ミキサーの連続運転の際の液状着色材の調量の推移を示す線図 ミキサーの断続運転の際の液状着色材の調量の推移を示す線図 本発明に基づく２つの混合管を備えたミキサーの実施例を示す概略図

符号の説明

１ 混合管、 ２ 出口開口部、 ３ 混合機構、 ４，５ 入口開口部、 ６，７ 液状着色材、 １０ 洗浄液体、 １１ 圧縮空気、 １２ 液状着色材、 １３，１４ 二重ピストンポンプ、 １５ 弁、 １６ 排出流、 １７ 弁

Claims (19)

1. 液状着色材のためのミキサーであって、
   ａ）混合管（１）を含んでおり、該混合管は該混合管の端部に１つの出口開口部（２）を備えており、
   ｂ）前記混合管内に該混合管の縦軸線を中心として回転可能に配置された混合機構（３）を含んでおり、該混合機構は少なくとも９つの混合要素（３ａ，３ｂ）を備えており、この場合に前記混合機構の同一の回転方向で、一方の部分の混合要素はミキサーの内容物をミキサーの前記出口開口部の方向に向けて運動させ、かつ他方の部分の混合要素はミキサーの内容物を逆の方向へ運動させるようになっており、
   ｃ）液状着色材（６，７）のための少なくとも２つの入口開口部（４，５）を含んでおり、該入口開口部は、前記混合管の端部間の周壁に、それも前記混合機構の領域に配置されており、該混合機構（３）の前記混合要素（３ａ，３ｂ）は、交互に逆向きのリードを有するねじ羽根によって形成されており、ミキサーは２つの混合管（１）を有しており、該混合管の出口開口部（２）は、４ポート弁として形成された弁（１５）を用いて互いに接続されており、これによって選択的に１つの混合管は、１つの管路を介して、混合された液状着色材（１２）の処理のための装置に接続されるのに対して、別の混合管は排出流（１６）のための捕集容器に接続されるようになっていることを特徴とする、液状着色材のためのミキサー。
2. 混合管（１）は円筒形の形状を有している請求項１に記載のミキサー。
3. 混合機構（３）の混合要素（３ａ，３ｂ）は、混合機構の回転に際して混合管（１）の横断面の８０％以上にわたって運動するようになっている請求項１又は２に記載のミキサー。
4. 液状着色材（６，７）のための入口開口部（４，５）と混合機構（３）とは互いに次のように配置されており、つまり混合機構の回転運動に際して混合機構の少なくとも１つの混合要素（３ａ，３ｂ）は前記入口開口部を、該入口開口部に対して０．５ｍｍの間隔よりも小さい間隔で通過するようになっている請求項１から３のいずれか１項に記載のミキサー。
5. 液状着色材（６，７）のための複数の入口開口部（４，５）は、混合管（１）の縦軸線に対して垂直な１つの平面内に位置している請求項１から４のいずれか１項に記載のミキサー。
6. 混合機構（３）は、混合管（１）の縦軸線に沿って延びる軸（８）を用いて、混合管（１）の出口開口部（２）と反対の端部側から駆動されるようになっている請求項１から５のいずれか１項に記載のミキサー。
7. ミキサーは、洗浄液体（１０）及び圧縮空気（１１）のための追加的な単数若しくは複数の入口開口部（９）を有している請求項１から６のいずれか１項に記載のミキサー。
8. ミキサーは少なくとも２つの二重ピストンポンプ（１３，１４）を含んでおり、この場合に前記各二重ピストンポンプの両方のピストンから互いに独立して液状着色材を各混合管内へ調量するようになっている請求項１から７のいずれか１項に記載のミキサー。
9. 液状着色材の混合のための方法において、少なくとも２つの液状着色材（６，７）を、請求項１から８のいずれか１項に記載のミキサー内で混合し、この場合に液状着色材は前記ミキサー内に液状着色材のための入口開口部（４，５）を介して供給されるのに対して、混合機構（３）は混合管（１）の縦軸線を中心として運動させられ、混合された液状着色材はミキサーから混合管の端部の出口開口部（２）を通して流出されることを特徴とする、液状着色材の混合のための方法。
10. 混合機構（３）は混合管（１）の縦軸線を中心として回転させられる請求項９に記載の方法。
11. 混合中に、混合管（１）の出口開口部（２）と反対側の端部は閉じられたままにされている請求項９又は１０に記載の方法。
12. 液状着色材（６，７）のうちの少なくとも１つの液状着色材は、ミキサーに周期的に供給されるようになっており、この場合にミキサー内での混合される液状着色材の平均的な停滞時間と供給時間との間の比は５：１よりも大きくなっており、有利には１０：１よりも大きくなっている請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 液状着色材（６，７）のうちの少なくとも１つの液状着色材は、ミキサーに１つのポンプを用いて供給され、前記ポンプはステップモータによって駆動されるようになっている請求項１２に記載の方法。
14. 液状着色材（６，７）はミキサーに調量して供給されるようになっている請求項９から１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 液状着色材（６，７）の調量は、強制的な送り出しによって行われ、有利には二重ピストンポンプ（１３，１４）を用いて強制的な送り出しによって行われる請求項１４に記載の方法。
16. 着色材の交換のために、
    ａ）液状着色材（６，７）の供給は中断され、
    ｂ）混合管（１）は圧縮空気（１１）の供給によって空にされ、
    ｃ）前記混合管は洗浄液体（１０）で洗浄され、かつ混合機構（３）は回転させられ、
    ｄ）混合管（１）は圧縮空気（１１）の供給によって空にされ、次いで
    ｅ）液状着色材（６，７）の供給は新たな比率で継続される請求項９から１５のいずれか１項に記載の方法。
17. ２つの混合管（１）を備えた１つのミキサーを用いて、少なくとも２つの液状着色材（６，７）は、前記混合管のうちの１つの混合管に供給されるのに対して、かつ別の混合管内には着色材の交換のために供給されるようになっており、
    ａ）前記混合管は圧縮空気（１１）の供給によって空にされ、
    ｂ）前記混合管は洗浄液体（１０）で洗浄され、かつ混合機構（３）は回転させられ、
    ｄ）次いで混合管（１）は圧縮空気（１１）の供給によって空にされる請求項９から１５のいずれか１項に記載の方法。
18. プラスチックの着色のための方法において、少なくとも２つの液状着色材（６，７）を、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の方法によって混合し、混合された液状着色材（１２）を直接にプラスチック処理装置に供給することを特等とする、プラスチックの着色のための方法。
19. 液状着色材（６，７）の調量をプラスチック処理装置によって制御する請求項１８に記載の方法。

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