JP6448633B2 - 流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリマー材料に関し、特に、独占的ではないが、添加剤を、例えば、ポリエステル繊維製造のようなポリエステル等のポリマー材料へ混入することに関する。

添加剤（例えば、着色剤、安定剤、つや消し剤、帯電防止剤、光学増白剤、加工助剤等）を、浴染色（ｂａｔｈ ｄｙｅｉｎｇ）又はスピン染色（ｓｐｉｎ ｄｙｅｉｎｇ）により繊維ポストプロダクションに組み込むことが知られている。しかし、不利な点として、これは、添加剤が繊維に浸透可能にするために大量の液体添加剤配合物（ｌｉｑｕｉｄ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ）を必要とし、処理に時間が掛かり、繊維は、浸透処理の後に乾燥させなければならない。

添加剤をポリマーへ導入するために、マスターバッチを含む添加剤を用いることも知られている。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は、その供給口を介して押出機に導入され、２つの構成要素は、共に溶融処理される。しかし、不利な点として、例えば、色変更の間に押出機の全長を洗浄する必要があるため、押出機の洗浄に時間が掛かり、固体でペレット化したマスターバッチの投与及び使い勝手は、困難なものになりうる。また、材料の一部の特性、例えば、マスターバッチを用いて製造された紡糸繊維は、悪影響を及ぼす場合がある。

添加剤を組み込む好ましい方法は、液体配合物（ｌｉｑｕｉｄ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）をポリマー融液へ組み込むことである。配合物は、添加剤が、融液への注入前に分散させるビヒクルを好適に含む。

ＵＳ７２７８７７６（Ｓａｕｒｅｒ）は、液体染料をポリマー融液へ注入するための装置及び方法を開示し、ポリマー融液へ正確な液体染料を供給することによりポリマー融液の均一かつ一定の着色を長い時間をかけて得ることの課題を解決している。この課題は、液体染料を含むタンクを有する染料を注入する装置の提供により解決され、ここで、タンクは、タンク内の染料に作用するガスクッションを生じるようにガス圧のソースへ接続され、そのため、染料は、フィードポンプの入口へ一定圧力で送られる。ギアポンプであるフィードポンプは、タンクと測定ポンプの入口との間の染料供給ラインに接続され、測定ポンプもギアポンプである。測定ポンプは、染料供給ラインを介してタンクへ接続される入口と、融液を運ぶ構成要素との接続のための出口とを有し、ここで、測定ポンプは、染料の測定された質を、タンクから、例えば、押出機のような融液を運ぶ構成要素におけるポリマー溶液へ加えるように構成される。

ＵＳ７２７８７７６の装置は、安定な相対的に低粘度の配合物を含む液体染料を充分に搬送することができるが、相対的に粘度のある配合物（例えば、４０，０００ｃＰまでの粘度を有する）及び／又は高負荷の粒子（例えば、８５重量％までが固体物）を含む配合物を含むある範囲の配合物の種類を長期間に亘って正確に投与することに利用することができず、ここで、当該粒子は、５μｍ超から１５０μｍまでのサイズの粒子を有してもよい。特に、液体染料を正確に投与するためのＵＳ７２７８７７６のギアポンプについては、ポンプ内のクリアランスが非常に狭くなる必要があり、ポンプをより消耗の影響を受けやすくなる、及び／又はポンプが相対的に粘度がある配合物及び／又は相対的に高負荷の粒子を有する配合物を扱うことが困難になる傾向がある。

本発明は、上述された課題を解決することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための装置であって、前記装置は、注入される前記流体配合物のためのリザーバと前記装置の出口との間の流路に直列に配置される第１のポンプ及びギアポンプを備える、装置を提供する。

前記第１のポンプは、プログレッシブキャビティポンプ（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ ｐｕｍｐ（ｐｃｐ））又はダイヤフラムポンプ、例えば、複数のダイヤフラムポンプであってもよい。ｐｃｐであることが好ましい。

前記第１のポンプは、好ましくは、前記ギアポンプの上流に設けられる。前記リザーバは、好適には、前記リザーバが第１の管を介して前記第１のポンプへ直接接続される前記第１のポンプの上流にある。前記第１の管は、好ましくは、前記リザーバと前記第１のポンプとの途切れない流体接続を提供する。第２の管は、好適には、前記第１のポンプから前記ギアポンプへの流体配合物の経路に第１のポンプとギアポンプとの間に延びる。

前記リザーバは、好ましくは、１００ミリバール未満の圧力で、流体配合物を前記第１のポンプの入口へ搬送するように構成される。前記リザーバは、好ましくは前記リザーバは、大気へ開かれている。有利には、加圧されないことが好ましい。好適には、前記装置は、前記第１のポンプの入口の圧力が、前記リザーバにおける流体の静圧差によって規定され、大気圧が前記リザーバを加圧するために提供され、追加の手段が前記リザーバを加圧するために提供されない。好ましくは、前記リザーバ及び第１のポンプは、前記リザーバからの流体による、前記第１のポンプの浸水吸引のために配置される、つまり、前記リザーバからの流体は、前記第１のポンプに効果的に“注がれる”。

前記リザーバは、１から１０００リットル、好ましくは少なくとも１０リットルの体積を有してもよい。

前記リザーバと前記第１のポンプとの間に延びる管は、４から２０ｍｍの範囲の内径を有してもよい。一実施形態では、前記リザーバは、ＩＢＣを含んでもよく、前記第１のポンプは、前記ＩＢＣの出口にねじ込まれる。

前記リザーバは、以下に説明される流体配合物の任意の構成を有する前記流体配合物を含んでもよい。

前記第１のポンプは、好ましくは、流体配合物を前記ギアポンプの入口へ促すように構成される。

前記ギアポンプは、好適には、外部ギアポンプである。このようなギアポンプは、購入が比較的廉価であり、操作が簡素である。また、相対的に洗浄がしやすい。前記ギアポンプは、好適には、スプール歯を有するギアを有する。有利には、前記ギアポンプは、相対的に粘度のある流体配合物を送り込むことができる相対的に広い許容範囲を有することができ、流体配合物が相対的に高負荷の粒子状材料である、及び／又は前記流体配合物における粒子状材料が相対的に大きな粒子サイズを有する。

前記ギアポンプは、１回転当たり０．２から１０ｍｌ、好ましくは１回転当たり０．５から５ｍｌの範囲の速度で流体を搬送するように構成されることが好ましい。

前記ギアポンプは、好適には、ギア先端を含むギア歯を有するギアを含み、前記ギア先端と、隣接するハウジングとの間の最小距離（本明細書では“ギア先端−ハウジングクリアランス”という）は、少なくとも０．００５ｍｍ、好ましくは、少なくとも０．０１０ｍｍである。前記ギア先端−ハウジングクリアランスは、０．２００ｍｍ未満であってもよく、０．１５０ｍｍ未満であることが好ましく、０．１００ｍｍ未満であることがより好ましい。

好適には、前記ギアポンプは、２つのメッシングギアを含み、双方のギアは、上述したようなギア先端−ハウジングクリアランスを含む。

前記ギアポンプは、好適には、ギアを含み、前記ギアの回転軸に平行なギア面と、隣接するベアリング面との測定された最小距離（本明細書では“ギア面−ベアリング面 クリアランス”という）の合計は、少なくとも０．００５ｍｍ、好ましくは、少なくとも０．０１０ｍｍである。前記ギア面−ベアリング面クリアランスは、０．２００ｍｍ未満であってもよく、０．１５０ｍｍ未満であることが好ましく、０．１００ｍｍ未満であることがより好ましい。

インターメッシングギア（ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ ｇｅａｒｓ）間のインターメッシングクリアランス（ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ ｃｌｅａｒａｎｃｅ）は、少なくとも０．００５ｍｍ、好ましくは、少なくとも０．０１０ｍｍである。これは、０．２００ｍｍ未満であってもよく、０．１５０ｍｍ未満であることが好ましく、０．１００ｍｍ未満であることがより好ましい。

好適には、前記ギアポンプは、２つのメッシングギア（ｍｅｓｈｉｎｇ ｇｅａｒｓ）を含み、双方のギアは、上述したようなギア面−ベアリング面クリアランスを含む。

前記ギアポンプへの入口は、好適には、１０ｍｍ未満の内径を有し、少なくとも１ｍｍであってもよい。

前記ギアポンプは、少なくとも０．１ｃｍ^３／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（回転）、好ましくは少なくとも１．０ｃｍ^３／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎで搬送するように構成されてもよい。これは、１０ｃｍ^３／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ未満、８ｃｍ^３／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ未満又は６ｃｍ^３／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ未満で搬送するように構成されてもよい。前記ギアポンプは、好適には示される速度で搬送するときに、５−２００ｒｐｍの範囲、例えば、１０−１５０ｒｐｍの範囲のｒｐｍで動作可能であってもよい。

第１のポンプとギアポンプとの間の導管は、２５ｍｍ未満の内径を有してもよく、少なくとも１ｍｍであってもよい。

好ましくは、前記装置は、前記ギアポンプの上流の第１の圧力センサを含む。前記第１の圧力センサは、好ましくは、前記ギアポンプの直上に流体配合物の圧力を測定するように構成される。前記第１の圧力センサからの圧力情報は、処理ユニットに伝えられてもよい。

好ましくは、前記装置は、前記ギアポンプの下流の第２の圧力センサを含む。前記第２の圧力センサは、好ましくは、前記ギアポンプの直下に流体配合物の圧力を測定するように構成される。前記第２の圧力センサからの圧力情報は、前記処理ユニットに伝えられてもよい。

前記装置は、前記第１及び第２の圧力センサによって算定された圧力に応じて、前記第１のポンプ、例えば、その速度を制御するように構成されてもよい。

前記第１のポンプ及び前記ギアポンプは、好ましくは、独立で動作可能である。好ましくは、前記第１のポンプの速度は、前記ギアポンプの速度とは別に調整されることができ、好ましくは、前記ギアポンプの速度は、前記第１のポンプの速度とは別に調整されることができる。

前記装置は、好ましくは、１つのみの第１のポンプ（例えば、ｐｃｐ又はダイヤフラムポンプ）を含む。前記装置は、好ましくは、１つのみのギアポンプを含む。前記流体配合物が溶融ポリマー材料へ好適に送られる出口を介して、前記リザーバと前記装置の前記出口との間には、前記装置は、好ましくは、２つのポンプのみ‐前記第１のポンプ及び前記ギアポンプを含む。

前記装置の前記出口は、溶融処理装置に接続するために好適であってもよく、好適には、そのため、前記流体配合物は、導入されうる、例えば、前記溶融処理装置によって生成される溶融流へ注入されうる。前記装置は、前記流体配合物を前記溶融流への流れを制御するために、前記ギアポンプの下流に、バルブを含んでもよい。前記バルブは、処理ユニットによって制御されてもよく、例えば、前記処理ユニットは、前記第１及び第２の圧力センサから情報を受信する。

好ましくは、前記注入するための装置は、溶融処理装置と組み合わせて提供されて、好適にアセンブリを規定し、前記注入するための装置の出口は、流体配合物を介して入口と流体連通され、流体配合物は、前記溶融処理装置によって生成される溶融流へ導入されうる。

前記装置は、好ましくは、少なくとも１０ｂａｒ（好ましくは少なくとも３０ｂａｒ）の圧力で流体配合物を溶融流へ注入するように構成される。注入の圧力は、３００ｂａｒ未満であってもよい。

前記注入するための装置及び前記溶融処理装置を含む組み合わせでは、圧力モニタ手段は、好適には、溶融流の圧力をモニタするために提供され、好適には、溶融流への流体配合物の注入の位置に隣接し、前記圧力に関する情報は、好ましくは、前記注入するための装置、例えば、その処理ユニットへ伝えられるように構成される。前記注入するための装置は、流体配合物が前記圧力モニタ手段によって算定されたような前記溶融流の圧力に応じて溶融流へ注入される圧力を調整するように構成されてもよい。よって、前記注入する装置、例えば、その処理ユニットは、前記溶融流の圧力で周期的なフィードバックを受け付けてもよく、前記装置、例えば、処理ユニットは、好適には、注入の圧力を調整するようにプログラムされる。

前記注入する装置の処理ユニットは、好適には、前記ギアポンプの入口と出口との圧力差が８ｂａｒ未満、例えば、５ｂａｒ未満又は３ｂａｒ未満となるように前記ギアポンプを動作するように構成される。この場合には、前記ギアポンプは、使用する際に、前記流体配合物の圧力を大きく増加させないように構成されてもよい。前記ギアポンプ（本明細書では測定ポンプともいう）の主な機能は、配合物を測定することであってもよい。前記第１のポンプ（本明細書では圧力増加ポンプともいう）は、使用する際に、前記流体配合物の圧力を非常に増加させるために、好適には前記処理ユニットの制御下で、動作されてもよい。よって、この場合には、前記装置の前記処理ユニットは、好適には、その入口と出口との間の圧力差が２０又は６０ｂａｒ超であるように、前記圧力増加ポンプを動作するように構成される。前記処理ユニットは、また、前記測定ポンプによって測定を制御してもよい。

実施形態では、ｐｃｐ及びギアポンプを含む実施形態では、前記注入する装置の処理ユニットは、好適には、前記ｐｃｐ又は前記ギアポンプの選択されたいずれか一つの入口と出口との圧力差が８ｂａｒ未満、例えば、５ｂａｒ未満又は３ｂａｒ未満となるように前記ｐｃｐ又は前記ギアポンプのいずれか一方を動作するように構成される。この場合には、選択されたポンプは、使用する際に、前記流体配合の圧力を大きく増加させないように構成されてもよい。前記選択されたポンプ（本明細書では測定ポンプともいう）の主な機能は、配合物を測定することであってもよい。前記ｐｃｐ又は前記ギアポンプの選択された他方（本明細書では圧力増加ポンプともいう）は、使用する際に、前記流体配合物の圧力を非常に増加させるために、好適には前記処理ユニットの制御下で、動作されてもよい。よって、この場合には、前記装置の前記処理ユニットは、好適には、その入口と出口との間の圧力差が５ｂａｒ、２０ｂａｒ、５０ｂａｒ、１００ｂａｒ又は１５０ｂａｒ超であるように、前記圧力増加ポンプを動作するように構成される。前記処理ユニットは、また、前記測定ポンプによって測定を制御してもよい。

各実施形態では、前記注入する装置は、１ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅから１５００ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅ、好ましくは３ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅから７５０ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅ、より好ましくは１０ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅから５００ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅの範囲の速度で流体配合物を溶融ポリマー材料へ搬送するように構成されてもよい。

第１の実施形態では、前記装置は、前記ギアポンプが前記流体配合物を測定するように動作可能であるように構成され、前記第１のポンプが前記流体配合物の圧力を増加させるように構成される。前記装置の処理ユニットは、前述されたような前記ギアポンプ及び前記第１のポンプを動作するようにプログラムされてもよい。

前記第１のポンプは、前記流体配合物の圧力を少なくとも６０ｂａｒ、好ましくは少なくとも８０ｂａｒ、より好ましくは少なくとも１００ｂａｒに増加させるように構成されてもよい。前記第１のポンプは、圧力を１５０ｂａｒ又は１２０ｂａｒ未満の最大値に増加させるように構成されてもよい。前記第１のポンプの入口での流体配合物の圧力は、使用する際に、相対的に低くてもよい（例えば、５ｂａｒ未満）。よって、前記第１のポンプは、好適には、前記流体配合物の圧力を、少なくとも６０ｂａｒ、好ましくは少なくとも８０ｂａｒ、より好ましくは少なくとも１００ｂａｒに増加させるように構成される種類のものである。

前記第１のポンプは、前述された圧力で、同時に、少なくとも０．１０ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、好ましくは０．１５ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、より好ましくは０．２０ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎの速度で流体配合物を搬送するように構成されてもよい。流体配合物を搬送する最大速度は、１０ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ未満、８ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ未満又は５ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ未満であってもよい。前記第１のポンプは、好適には、上述された速度及び上述された圧力で流体配合物を搬送するように構成される。

前記第１のポンプがｐｃｐである前記第１の実施形態のときに、前記ｐｃｐは、６００ｒｐｍまでの速度で動作可能であってもよい。前記ｐｃｐは、４０又は３６段階（つまり、フルキャビティ）までを含んでもよい。これは、好適には、必須の圧力を生成することができる、少なくとも１０，１５又は２０段階を含んでもよい。

第１の実施形態（及び後に説明される第２の実施形態）では、前記ギアポンプは、上記で概略的に説明されたようなものであってもよい。しかし、第１の実施形態では、前記装置の処理ユニットは、好適には、前記ギアポンプが、上述されたような溶融流へ搬送するための前記流体配合物を測定するように、前記ギアポンプを動作するようにプログラムされる。この場合には、前記処理ユニットは、前記ギアポンプの入口と出口との間のΔＰがほぼゼロに維持されるようにプログラムされてもよい。よって、前記ギアポンプの入口と出口との圧力の差は、３ｂａｒ、２ｂａｒ又は１ｂａｒ未満であってもよい。好ましくは、前記処理ユニットは、流体配合物を溶融されたポリマー材料へ注入する際に、前記ギアポンプに亘る圧力の差を±１ｂａｒに維持するようにプログラムされる。

前記装置は、好適には、流体配合物が溶融ポリマー材料へ送られる所望の投与率で入力するためのユーザインターフェースを含む。前記ユーザインターフェースは、好適には、上述された前記処理ユニットと通信し、好ましくは前記処理ユニットは、前記所望の投与率に基づく前記ギアポンプの動作率を制御する、及び／又は所定の量の前記流体配合物は、使用する際に、流体配合物を溶融ポリマー材料へ搬送するためのギアポンプによって正確に測定されるように制御する。

第２の実施形態では、前記第１のポンプは、ｐｃｐであり、前記装置は、前記ｐｃｐが前記流体配合物を測定するように動作可能であるように構成され、前記ギアポンプは、前記流体配合物の圧力を増加させるように構成される。

第２の実施形態では、前記ｐｃｐは、有利には、第１の実施形態に基づいて使用されるものよりも廉価かつ小型でありうる。前記ｐｃｐは、５ｂａｒまでのみを生成するように構成されてもよい（及び、好適には、本質的にこれよりも大きい圧力を生成しなくてもよい）。前記ｐｃｐは、１０段階未満、好ましくは７段階未満、より好ましくは４段階未満を含んでもよい。これは、少なくとも２段階を含んでもよい。前記ｐｃｐは、０．１ｍｌ／ｒｅｖから１０ｍｌ／ｒｅｖの範囲の速度で配合物を搬送するように構成されてもよい。

１つのみのギアポンプを含むことが前記装置の第１及び第２の実施形態の双方に好ましいが、前記装置は、特に、例えば、３００ｂａｒまでの高い圧力を生成することが望まれる場合、直列な、２以上のギアポンプを含みうる。

上述したように、好適には、前記第１の態様の前記装置は、前記第１のポンプ及びギアポンプを制御及び／又はモニタするための処理ユニットを含む。前記処理ユニットは、上述した第１及び第２の圧力センサ、例えば、前記ギアポンプの入口と出口との圧力をモニタするように配置されるセンサからの情報を受信するように構成される。前記処理ユニットは、前記注入するための装置が好適に関連付けられる前記溶融処理装置からの情報を受信するように構成されてもよい。例えば、前記溶融流の圧力の情報は、好適には、前記処理ユニットへ伝えられる。前記溶融流の流速の情報は、また、前記処理ユニットへ伝えられてもよい。前記ギアポンプのバルブ下流の状態の情報は、前記処理ユニットへ伝えられてもよい。

前記第１の態様の前記装置は、好適には、ユーザが処理情報を入力することによるユーザインターフェースを含む。例えば、以下の１以上がユーザによって入力されてもよい：溶融処理装置のスループット、注入点圧力及びＬＤＲ（Ｌｅｔ−Ｄｏｗｎ−Ｒａｔｉｏ）。

前記第１の態様に基づく使用のためのギアポンプの相対的に低コストな性質の観点から、複数の（例えば、少なくとも３又は４）同一のポンプは、前記装置の交換可能なパーツとなるように提供及び構成されてもよい。例えば、前記ポンプは、使用と使用との間に洗浄される必要がなくてもよく、そのため、複数の各ポンプは、例えば、異なる色の異なる流体配合物を備えてもよい。

説明された第２の実施形態では、前記ｐｃｐ及びギアポンプの双方は、相対的に低コストであってもよい。この場合には、前記装置は、複数の（例えば、少なくとも３又は４）色変更ユニットを備えてもよく、そのそれぞれは、ｐｃｐ、ギアポンプ及び関連する配管を備えてもよい。色変更ユニットは、また、流体配合物のためのリザーバを含んでもよい。前記色変更ユニットは、前記装置の交換可能なパーツであってもよい。それらは、例えば、色のような異なる流体配合物で汚染される場合があるが、好適には、前記装置の使用と使用との間に広範囲に亘って洗浄される（例えば、色の全てのトレースを取り除く）必要はない。

本発明の第２の態様によれば、流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための方法であって、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路に直列に配置される第１のポンプ及びギアポンプを備える装置を選択するステップと、前記リザーバと前記出口とを通過する配合物の圧力を増加させるために、前記第１のポンプ又は前記ギアポンプを動作するステップと、前記配合物を、前記出口の下流の溶融したポリマー材料へ注入するステップと、を備える方法を提供する。

有利には、前記方法は、高負荷の相対的に大きな粒子を有する相対的に粘度のある配合物を投与するために用いられてもよい。

他に述べない限り、本明細書に記載される粘度は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒを、２３℃、２０ｒｐｍで用いて測定されてもよい。

前記配合物は、少なくとも５０００ｃＰ、好ましくは少なくとも１００００ｃＰ、より好ましくは少なくとも１５０００ｃＰの粘度を有してもよい。粘度は、４５，０００ｃＰ未満、好ましくは４０，０００ｃＰ未満、より好ましくは３５，０００ｃＰ未満であってもよい。

前記流体配合物は、少なくとも２０重量％、好ましくは少なくとも３０重量％、より好ましくは少なくとも４０重量％、更に好ましくは少なくとも５０重量％、特に好ましくは少なくとも６０重量％の固体を含んでもよい。前記固体は、特定の材料、例えば、固体顔料及び／又は染料を含んでもよい。前記流体配合物は、記載された種類の８５重量％の固体を含んでもよい。前記流体配合物は、好ましくは１５から７０重量％、より好ましくは１５から５０重量％の流体、例えば、液体を含む。前記固体は、好適には、ビヒクル（ｖｅｈｉｃｌｅ）であることが好適な流体に分散されて提供される。よって、前記固体は、一般的に、ビヒクルの不溶性物質であってもよい。高負荷の配合物（及び相対的に低いビヒクルレベル）を使用するための性能は、ビヒクルをポリマー材料へ組み込むことに関連する有害な効果を最小限にすることに有利であってもよい。

前記固体は、それらが前記装置によって送られるプラスチック材料の特性を調整するように構成されてもよい。前記固体は、プラスチック材料への導入が望まれる材料を含んでもよく、着色剤、ＵＶフィルタ、酸素吸収剤、抗菌剤、アセトアルデヒドスカベンジャー、再加熱添加剤、抗酸化物質、光安定剤、光学増白剤、加工助剤及びフレーム遅延剤から選択されてもよい。着色剤は、顔料又は染料を含んでもよい。

前記固体は、好ましくは、不溶性着色剤（つまり、ビヒクルに溶けない）、例えば、不溶性顔料又は染料を含んでもよい。

前記ビヒクルは、好適にはＳＴＰで液体である。前記流体配合物は、好ましくはＳＴＰで液体である。前記ビヒクルは、好ましくは、３００℃超、より好ましくは３５０℃超、更に好ましくは５００℃超の沸点（７６０ｍｍＨｇの大気圧）を有してもよい。沸点は、１１５０℃未満又は１０００℃未満であってもよい。前記ビヒクルの融点は、０℃未満又は−１０℃未満であってもよい。

前記ビヒクルは、好ましくは液体ビヒクルである。例示的な液体ビヒクルは、これに限定されないが、鉱油、Ｃ_９−Ｃ_２２脂肪酸エステル、エトキシ化Ｃ_９−Ｃ_２２脂肪酸エステル、エトキシ化アルコール及び可塑剤を含む。可塑剤は、例えば、セバシン酸ジブチルのようなセバシン酸及びアゼライン酸、ベンジルベンゾエートのようなエステル、ジオクチルアジペートのようなアジピン酸、トリエチルクエン酸のようなクエン酸、リン酸２−エチルヘキシルジフェニルのようなリン酸エステル、ジオクチルフタレートのようなフタレート及び塩素化パラフィンのような二次可塑剤であってもよい。

前記流体配合物の粒子のサイズは、光学顕微鏡を用いて算定されてもよい。好適には、前記流体配合物の粒子の数の５％未満、１％未満又は０．１％未満は、１５０μｍ超の最大粒子サイズを有する。前記流体配合物における粒子の数の少なくとも１０％は、１０μｍ超、２０μｍ超、３０μｍ超又は４０μｍ超の最大粒子サイズを有してもよい。

前記流体配合物は、５μｍ以上の平均粒子径を有する粒子を含んでもよい。前記平均粒子径は、１００μｍ未満であってもよい。本明細書で用いられるように、ｄ_５０粒子サイズは、平均直径であり、体積の５０％は、規定されたｄ_５０よりも大きい粒子で構成され、体積の５０％は、規定されたｄ_５０値よりも小さい粒子で構成される。本明細書で用いられるように、平均粒子サイズは、ｄ_５０粒子サイズと同一である。上記では、粒子サイズ及び／又は平均直径は、例えば、Ｈｏｒｉｂａ ＬＡ９５０ Ｌａｓｅｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ａｎａｌｙｚｅｒを用いてレーザ回折によって算定されてもよい。

前記流体配合物は、第１の態様で説明されたような、規定された、ギアポンプのギア先端−ハウジングクリアランスよりも大きい粒子サイズを有する少なくともいくつかの粒子（例えば、粒子の数の少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、好ましくは粒子の数の５０％未満、又は粒子の数の３０％未満）を含んでもよい。

前記流体配合物は、第１の態様で説明されたような規定されたギア面とベアリング面とのクリアランスよりも大きい粒子を有する少なくともいくつかの粒子（例えば、粒子の数の少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、好ましくは粒子の数の５０％未満、又は粒子の数の３０％未満）を含んでもよい。

前記方法で使用するために選択された前記装置は、第１の態様に係る装置の構成を有してもよい。

好ましくは、前記装置、例えば、第１のポンプは、前記出口での前記配合物の圧力が少なくとも１０ｂａｒ、少なくとも４０ｂａｒ又は少なくとも８０ｂａｒであるように、前記配合物の圧力を増加させるように動作される。

第１の態様で説明されたような第１の実施形態では、前記第１のポンプは、前記流体配合物の圧力を少なくとも５０ｂａｒ、好ましくは少なくとも７０ｂａｒ、より好ましくは少なくとも８５０ｂａｒ、更に好ましくは少なくとも１００ｂａｒに増加させるために用いられてもよい。増加は、２００ｂａｒ未満又は１６０ｂａｒ未満であってもよい。これは、第１の態様の圧力増加ポンプとして示される。前記ギアポンプ（本明細書では測定ポンプとも呼ばれる）は、第１の態様で示されるような配合物を測定するために動作されてもよい。前記測定ポンプは、圧力を８ｂａｒ未満、５ｂａｒ未満、又は３ｂａｒ未満に増加させるように動作されてもよく、一部の場合には、圧力の実質的な増加を提供しない。

前記第１のポンプがｐｃｐであるとき、前記ｐｃｐ又はギアポンプのいずれか一方は、前記流体配合物の圧力を、少なくとも５０ｂａｒ、好ましくは少なくとも７０ｂａｒ、より好ましくは少なくとも８５ｂａｒ、更に好ましくは少なくとも１００ｂａｒに増加させるために用いられてもよい。この増加は、２００ｂａｒ未満又は１６０ｂａｒ未満であってもよい。これは、第１の態様の圧力増加ポンプと呼ばれる。前記ｐｃｐ又はギアポンプの他方（本明細書では測定ポンプと呼ぶ）は、第１の態様で示されるような配合物を測定するために動作されてもよい。測定ポンプは、前記流体配合物の圧力を８ｂａｒ、５ｂａｒ又は３ｂａｒに増加ささせるように動作されてもく、一部の場合には、圧力の増加を実質的に提供しない。上述した第１の実施形態では、前記ｐｃｐは、圧力増加ポンプとして用いられてもよい。第２の実施形態では、前記ｐｃｐは、前記測定ポンプとして用いられてもよい。

第１及び第２の実施形態の両方では、前記配合物は、好適には、少なくとも５０，７０，８５，１００又は１２０ｂａｒの圧力で出口の溶融ポリマー材料に注入される。前記ポリマー材料の圧力で割った前記注入の圧力の比は、０．８から１．２５の範囲であってもよい。

前記配合物は、好適には、１から１５００ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅの速度、好ましくは３から７５０ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅの速度、より好ましくは１０から５００ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅの速度で注入される。

好ましくは、前記配合物と前記ポリマー材料との接触の後、前記混合物は、前記配合物由来の材料の１５重量％未満（例えば、１０重量％未満）及びを前記配合物が前記方法で接触される溶融ポリマー材料の８５重量％超（例えば、９０重量％超）を含む。

好ましくは、配合物は、溶融ポリマー材料へのビヒクルの１５重量％未満、より好ましくは１０重量％未満、又は８重量％未満で導入する速度で選択及び注入される。すなわち、配合物と溶融ポリマー材料との接触の後、混合物のビヒクルの量は、好ましくは１５重量％、１０重量％又は８重量％である。好ましくは、配合物と溶融ポリマー材料との接触の後、前記配合物を介して前記ポリマー材料へ導入される全ての液体の量の合計は、前記接触の後に前記配合物及び前記溶融ポリマー材料を含む混合物の総重量に基づいて、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されてもよい。

前記配合物と前記ポリマー材料との接触の下流では、前記混合物は、シート又は繊維を形成するために用いられてもよく、又は押し出し若しくはブローモールド処理の他の物品を形成するために用いられてもよい。

前記方法は、前記ギアポンプ、例えば、前記第１及び第２の圧力センサにより算定される圧力に応じて、前記ギアポンプの速度を制御することを含んでもよく、前記第１の圧力センサは、前記ギアポンプの直下流で前記流体配合物の圧力を測定するように構成され、前記第２の圧力センサは、前記ギアポンプの直下流で前記流体配合物の圧力を測定するように構成され、好適には、前記第１及び第２のセンサからの圧力情報は、前記ギアポンプの動作を制御する処理へ伝えられる。

前記方法は、好ましくは、互いに独立して前記第１のポンプ及びギアポンプを動作するステップを備える。

前記方法は、好ましくは、前記流体配合物が、前記溶融ポリマー材料へ投与される所望の投与率をユーザが入力するステップを含む。情報は、第１の態様の前記ユーザインターフェースを介して入力されてもよい。

第１の実施形態（第１の態様で説明された第１の実施形態と同等である）では、前記ギアポンプは、配合物を測定するように動作されてもく、前記第１のポンプ（例えば、前記ダイヤフラムポンプ又はｐｃｐ）は、前記流体配合物の圧力を増加させるように構成されてもよい。前記処理ユニットは、好ましくは、前記処理ユニットへ入力される所定のパラメータに基づくように、前記ギアポンプ及び前記第１のポンプの動作を制御する。

第１の実施形態の前記方法は、第１の態様で説明された速度で配合物を搬送する前記第１のポンプを含んでもよい。

第１の実施形態では、前記方法は、好ましくは、前記方法は、ギアポンプの入口と出口との圧力の差（第１の態様で説明されるΔＰ）を実質的にゼロに維持するステップを含む。よって、前記入口での圧力を前記出口での圧力で割った比は、０．９５から１．０５の範囲、好ましくは０．９８から１．０２の範囲で実質的に維持されてもよい。

第１の実施形態では、前記第１のポンプは、その入口と出口との圧力の差が少なくとも５０ｂａｒ、少なくとも７０ｂａｒ又は少なくとも９０ｂａｒであるように動作されてもよい。

第２の実施形態（第１の態様で説明された第１の実施形態と同等である）では、前記ｐｃｐは、前記流体配合物を測定するように動作されてもよく、前記ギアポンプは、前記流体配合物の圧力を増加させるように構成されてもよい。

第２の実施形態では、前記方法は、前記ｐｃｐの出口での前記流体配合物が５ｂａｒ未満の圧力であるように前記ｐｃｐを動作するステップを備えてもよい。前記ｐｃｐは、０．１ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ超で搬送するように動作されてもよい。

第２の実施形態では、前記方法は、前記ギアポンプの出口での前記流体配合物の圧力が、少なくとも５０ｂａｒ、少なくとも７０ｂａｒ又は少なくとも９０ｂａｒであるように前記ギアポンプを動作するステップを備えてもよい。前記方法は、前記ギアポンプの入口での圧力と前記ギアポンプの出口での圧力との差が、少なくとも５０ｂａｒ、好ましくは少なくとも７０ｂａｒ、より好ましくは少なくとも９０ｂａｒ、更に好ましくは少なくとも１１０ｂａｒであるように前記装置を動作するステップを含んでもよい。一部の実施形態では、２００ｂａｒまで又は４００ｂａｒまでの圧力が用いられてもよい。

本発明の特定の実施形態は、添付の図面を参照して、実施例により、説明される。

図１は、高圧注入装置の第１の実施形態の概要図である。 図２は、ギアの軸の方向におけるギアポンプの一部の概要図である。 図３は、図２の矢印ＩＩＩの方向において、ハウジングの前面を切断した、ギアポンプの一部の概要図である。 図４は、ハウジングを省略した、図２及び３のギアポンプの一部の斜視図である。 図５は、検査時に使用される装置の概要図である。 図６は、２つの試験配合物について、回転当りの出力対ｂａｒでの圧力のグラフである。 図７は、グラム／回転（ｒｐｍ）対圧力のグラフである。 図８は、ポンプ配置ＲＰＭ対圧力のグラフである。 図９は、比較例で使用される装置の概要図である。 図１０は、図９の装置の使用による詳細な結果のグラフである。 図１１は、複数のダイヤフラムポンプを用いて実現された詳細な結果のグラフである。

図面中では、同一又は類似の部材は、同一の参照番号で示される。

一般的な用語では、液体配合物を溶融流へ加えるための高圧注入装置は、液体配合物（相対的に大きなサイズの粒子を含む固体を含む高負荷配合物を含む）を正確に測定するように構成される第１のポンプと、配合物の圧力を注入される溶融流の圧力へ高める第２のポンプと、を備える。第１の実施形態では、第１のポンプは、第２のポンプの上流にあり、圧力を生じるように構成され、第２のポンプは、測定するために構成される。第２の実施形態では、第１のポンプは、測定するために構成され、第２のポンプは、圧力を生じるように構成される。

装置及びその機能は、より詳細に説明される。

高圧注入装置の第１の実施形態は、図１に示される。装置２は、初めに液体配合物を受け入れるタンク４を含む。タンクは、周囲温度及び圧力に晒され、撹拌又はかき混ぜる必要はない。タンクは、モータ９によって駆動される管６を介して配合物を第１のポンプ８へ搬送するように構成される。ポンプは、１２０ｂａｒまでの圧力で作動するように好適に構成される。ポンプ８の下流で、管１０は、モータ１３によって駆動され、ポンプ８からギアポンプ１２へ配合物を搬送するように構成される。第１のポンプ８がプログレッシブキャビティポンプ（ｐｃｐ）である場合、エンコーダフィードバックを介して閉ループ速度制御でサーボモータ９によって駆動される。ポンプは、１２０ｂａｒまでの圧力で動作するように好適に構成され、０．２８ｍｌ／ｒｅｖで動作するように好適に構成される。ｒｐｍは、せん断熱を液体配合物及びポンプに導入することを防ぐために６００ｒｐｍで好適に上限を定められる。

第１のポンプが圧力を増加させるように構成されるため、相対的に大きな第１のポンプが用いられてもよい。例えば、第１のポンプがｐｃｐであるとき、１２０ｂａｒまでの圧力で０．２８ｍｌ／回転を生じるように構成されてもよい。このようなｐｃｐの長さは、約３０スターツ（ｓｔａｒｔｓ）を含んでもよい。それに代えて、前記第１のポンプは、複数のダイヤフラムポンプであってもよい。

図２から４を参照すると、ギアポンプ６０は、各シャフト６６，６８に搭載される、スプール歯を有する２つのメッシングギア６２，６４を含む外部ギアポンプである。ギアは、ギア面７２，７３，７４，７５とは反対のベアリング面により規定されるパーツ、及びギア先端７６，７８とは反対のハウジングにより規定されるパーツを含む構造７０（図２及び３）内に配置される。

有利には、ギアポンプ６０におけるクリアランスは、他のシステムで用いられるポンプと比べて広くなることができ、更なる液体配合物も、前記装置を用いて正確に測定されることができる。より長い第１のクリアランスは、ギア先端として、つまり、ハウジングクリアランスとして示される。これは、ギアの回転軸を横断して測定される、ギアの先端と、隣接するハウジングとの間の最小距離である（つまり、ギア先端が、隣接するハウジングを得るのにどの程度近いか）。このクリアランスは、図２及び３で距離８０として示される。

より長い第２のクリアランスは、ギア面として、つまり、ベアリング面クリアランスとして示される。これは、ギアの回転軸に平行に測定される、ギアのギア面７２，７３，７４又は７５と、隣接するベアリング面８２，８４との最小距離である（つまり、ギア面がベアリング面にどの程度近いか）。第２のクリアランスは、図３の距離９０ａと９０ｂとの合計である。

第３のクリアランスは、ギア間の公差であり、インターメッシングクリアランスとして知られる。

第１のクリアランスは、２００μｍまでであってもよく、第２のクリアランスは、２００μｍまでであってもよく、第３のクリアランスも、２００μｍまでであってもよい。

ポンプ１２の下流で、管１４は、配合物を、空気圧で作動する注入バルブシステム１６へ送信するように構成され、空気圧で作動する注入バルブシステム１６は、管１８を介してダイナミックミキサ及び／又は押出機の溶融流（図示せず）への配合物の注入を制御する。

装置２は、ポンプ８とポンプ２との間に配置され、ポンプ１２への入口で管１０における流体圧を監視するように構成される第１の圧力トランスデューサ２０と、管１４における流体圧を監視するために、ポンプ１２の下流の第２の圧力トランスデューサ２２と、を含む。

装置は、装置の構成要素と通信する制御パネル２４を組み込んだ、完全自動化されたＰＬＣ制御閉ループシステムを備える。

装置２は、以下のように動作されてもよい。

カラー配合物は、タンク４へ導入され、装置２は、溶融処理装置の入口と動作可能に接続される管１８で組み立てられ、かつ適切な圧力で液体配合物を、溶融処理装置におけるポリマー融液へ搬送するように構成される。液体配合物が初めに注入される圧力は、制御パネル４を介してオペレータによって手動で設定されてもよい。それに代えて、圧力は、注入点に隣接する溶融圧力トランスデューサ及び関連するプロセスパラメータを制御する制御パネル４にフィードバックされる情報を介して決定されてもよい。

装置の動作の前に、溶融処理装置の所望のスループット及びポリマーに導入される液体配合物の％での比（すなわち、“ｌｅｔ−ｄｏｗｎ−ｒａｔｉｏ”（ＬＤＲ））は決定され、上方は、制御パネルを介して装置へ手動で入力される。ＰＬＣは、その後、正しい投与率（ｄｏｓａｇｅ ｒａｔｅ）を維持するためにギアポンプの適切な速度を算出する。０−１０Ｖのアナログ入力は、配合物が届けられ、手動入力ＬＤＲと比較されるダイナミックミキサ及び／又は溶融流と関連付けられる押出機から取られる。電圧の変化があると、液体配合物の測定された値は、ＬＤＲ定数を維持するために自動的に調整される。

モータ９，１３は、ポンプ８及び１２を駆動するように動作され、液体配合物が、タンク４から、管６、ポンプ８、管１０、ポンプ１２及び管１４を介して、注入バルブシステム１６へ通過し、注入バルブシステム１６は、初めに閉じられているが、所定の圧力に到達されたときに、自動的に開いてもよい。第１のポンプ８は、管１８を介して溶融処理装置へ送られる液体配合物の圧力を生じるように構成される。その入口の圧力は、タンク４における液体の静圧によって決定される。有利には、リザーバは、通常、ポンプ８がギアポンプである場合に加圧される必要はない。第１のポンプは、ギアポンプと比べて、タンク４からの液体をより明示的に引くことができ、更に、第１のポンプは、液体配合物が大きな微粒子で高負荷（ｈｉｇｈｌｙ ｌｏａｄｅｄ）であるときでさえも、約１２０ｂａｒまでの圧力を明示的に生じ、長い期間に亘ってこのような高い圧力で動作することができる。

ギアポンプ１２は、液体配合物の圧力を増加させるように構成されないが、ギアポンプにより正確に測定される配合物の所定の質が、溶融流と実質的に同一の圧力である第１のポンプにより生じる圧力で溶融流へ注入されうるように、配合物を単に測定するように構成される。ギアポンプに亘る圧力がほぼゼロであるため、ポンプにおける配合物の逆流の傾向はなく、そのため、ギアポンプを用いて配合物の正確な測定が容易になる。

使用する際に、制御パネル２４は、装置が制御されることを可能にするフィードバックを受け付ける。例えば、圧力トランスデューサ２０，２２により決定される圧力をモニタする、第１のポンプによる圧力の生成が一定となり、かつ適切な配合物圧力がダイナミックミキサ及び／又は溶融流へ注入のために管１８で実現されるように第１のポンプを制御する、管１０，１４における圧力が同じであり、そのため、入口と出口とのΔＰがほぼゼロのになることを確実し、かつギアポンプを制御し、そのため、配合物の所定の量を測定する。

有利には、装置２は、所望の高圧力で、溶融処理装置へ正確に投入する事ができることがわかる。第１のポンプは、明示的に、必要な場合に、配合物の圧力を１２０ｂａｒへ明示的に増加させることができる。また、ギアポンプ１２が測定するためのみに用いられ、かつそれに亘る圧力がゼロであるため、（ギアとポンプの他のパーツとのクリアランスが相対的に広い場合であっても）比較的正確に測定されうる、及び特に、このようなギアポンプが圧力増加及び測定の両方のために用いられる場合、特に、高い粘度を有する及び／又は大きな粒子を運ぶ配合物が含まれる場合と比べて精度が高い。

長期間に亘って、ギアポンプにおける消耗は、搬送される体積／回転を減少させる場合がある。これは、ポンプの周期的な較正によって解決される。

実施例１から４は、ｐｃｐを用いる第１及び第２の実施形態の装置の仕様を示す。実施例５は、比較例である。実施例６は、ダイヤフラムポンプを用いて、第１の実施形態の装置の動作を示す。

実施例１−ｐｃｐを組み込んだ第２の実施例の装置の動作
図５を参照すると、試験される配合物は、タンク４に提供された。標準的なＮｅｔｚｓｃｈ ＮＸ５１０／００８プログレッシブキャビティポンプ４０（０．９ｍｌ／ｒｅｖで搬送する）は、６０ｒｐｍで設定されるコントローラを介して制御され、タンク４からＭＶＶギアポンプ４３の入口ポートへ、測定された速度で配合物を供給するように構成される。ギアポンプの入口の直前に圧力トランスデューサ４４が存在し、リンク管４６における圧力を測定する。ギアポンプ４２の後には圧力センサ４８であり、単に、後のポンプライン圧力及び圧力レギュレータ５１を示し、後のギアポンプ圧力を調整する。ギアポンプ４２は、２つのポンプ間のリンク管における圧力により規定されるサーボモータにより駆動される。リンク管圧力は、５ｂａｒに設定され、ギアポンプの速度は、管４６の圧力を一定に維持するためにプログラマブルロジックコントローラを介して制御された。この制御は、滑りの効果について修正するためにギアポンプの速度を増加又は減少させることを含み、よって、ライン５０における出力を一定に維持する。

以下の配合物が評価された。

流体の各サンプルは、一連の異なる圧力のための圧力レギュレータ５１がギアポンプ４２の下流で測定された後に、６０秒間手動で収集された。結果は、図６に提供される。図６を参照すると、配合物Ｂについて、６０秒間に亘って異なる圧力（２０から１２０ｂａｒ）で収集された配合物の重量は、２％だけ変化することに留意する。同様に、配合物Ａについて、配合物Ｂよりも速い速度で搬送され、収集される重量は、２％だけ変化する。

測定するためのｐｃｐ及び圧力を生じるためのギアポンプを用いることは、圧力の範囲に亘って、正確に測定された出力を与えるために良好に作動することが結果から明らかである。実際には、ギアポンプ速度は、滑りを弱めるために増加させる必要があり、これは、配合物の粘度を低くすることがより明らかである。それにもかかわらず、装置は、広範囲な配合物の種類（例えば、粒子の粘度及び／又はレベルに関して）を、効果的に溶融処理装置へ投与するために用いられうる。

実施例２−ｐｃｐを用いる第１の実施形態の装置の動作
第１の実施形態の装置は、ｐｃｐが圧力を制御するために用いられ、かつギアポンプが第１の実施形態に記載されるように測定のために用いられる点を除いて、実施例１に説明されるような一連の圧力に亘って配合物（配合物Ａ）を搬送するために用いられた。結果は、図７及び８に提供される。通常、回転当りの流体の変位量は、圧力とは関わりなく、ほぼ同一であることがわかる。

実施例３−ｐｃｐを用いる第２の実施形態の装置の動作
コントローラは１０，５０，１００又は１５０ｒｐｍに設定される点を除き、実施例１で一般的に説明された処理に従う。評価された配合物は、以下のようだった。

流体の各サンプルは、１０，５０，１００又は１５０ｒｐｍのプログレッシブキャビティポンプ（４０）ｒｐｍでギアポンプ４２の下流で測定される一連の異なる圧力について、圧力レギュレータ５１の後で収集された。異なる圧力（２０から１２０ｂａｒ）で収集された配合物の重量は、２％未満で変化されたことがわかった。

実施例４−ｐｃｐを用いる第２の実施形態の装置の動作
コントローラが１２５ｒｐｍで設定されることを除き、実施例１で説明された処理に従う。以下の配合物が評価された。

流体の各サンプルは、ギアポンプ４２の下流で測定される一連の異なる圧力（２０から２００ｂａｒ）について、圧力レギュレータ５１の後で６０秒間に亘って収集された。それぞれの場合に収集された配合物の重量は、２％だけ変化したことがわかった。

実施例５（比較例）−ギアポンプなしでのプログレッシブキャビティポンプの動作（つまり、圧力を測定及び生じるために用いられるプログレッシブキャビティポンプ）
図９を参照すると、試験される配合物Ｄは、タンク４に提供された。標準的なＮｅｔｚｓｃｈ ＮＸ５１０／００８プログレッシブキャビティポンプ４０（０．２８ｍｌ／ｒｅｖで搬送する）は、２００ｒｐｍに設定されたコントローラを介して制御され、タンク４から、ライン５０における出力へ、測定された速度で、配合物を供給するように構成された。プログレッシブキャビティポンプ４０の後続は、圧力センサ４８であった。

流体の各サンプルは、プログレッシブキャビティポンプ４０の下流で測定される一連の異なる圧力について、圧力レギュレータ５１の後で６０秒間に亘って手動で収集された。結果は、図１０に示され、図１０からは、６０秒間に亘って異なる圧力（０から１１０）で収集された配合物の重量は、８０ｂａｒの圧力を超えると急速に低下し始める。圧力を測定及び生じるためにプログレッシブキャビティポンプを用いることは、８０ｂａｒを超えると正確に測定される出力を与えないことが結果から明らかである。

第１及び第２の実施形態の装置が外部ギアポンプを用いて説明されているが、他の種類のギアポンプが用いられてもよい。それにもかかわらず、記載されるような外部ギアポンプは、低コストであり、複雑ではなく、洗浄しやすいため好ましい。また、この低コストの観点では、別のギアポンプ及び関連する配管は、記載される装置を用いて送られる配合物の各色について提供される。この場合には、異なる色及び／又は配合物を搬送するために装置の使用と使用との間にギアポンプ及び関連する配管を洗浄する必要があるであろう−例えば、一つの色について用いられている一つのギアポンプ及び関連する配管は、別の色を搬送するために用いられる別のギアポンプ及び関連する配管で置き換えられてもよい。よって、異なる色を搬送するために用いられている（又は用いられるべき）複数のギアポンプ及び関連する配管は、使用に必要となるまで洗浄されない状態で蓄積されてもよい。

ｐｃｐを用いる第１の実施形態では、ｐｃｐは、圧力を生じ、よって、相対的に費用がかかる。よって、これは、装置を用いて搬送することが望まれる各色及び／又は配合物について専用ｐｃｐを提供するために商業的に許容されない。しかし、ｐｃｐが高い圧力を生成する必要がない第２の実施形態では、比較的安価なｐｃｐが用いられてもよく、それにより、装置を用いて送られるべき各色／配合物についての専用ｐｃｐを商業的に提供することを可能にする。実際に、第２の実施形態の装置では、使用する際に配合物と接触する装置のすべてのパーツを含む専用キットを商業的に提供することが可能であってもよい。

各キットは、タンク４、ｐｃｐ８、ギアポンプ１２及び関連する配管を含んでもよい。異なる色及び／又は配合物を含む導管には最小限の洗浄又は洗浄の必要が無いため、このようなキットを用いることにより、装置を用いて分散される色及び／又は配合物を変更するために必要な時間を非常に低減することができるであろう。

記載された装置は、１ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅから１５００ｍｌ／ｍｉｎｕｔｅの速度で配合物を搬送するように構成されてもよい。

異なる配合物は、異なる速度及びレベルでポリマー材料へ投与されてもよいことが理解されるであろう。典型的な範囲のレベルをカバーするために、適切なｐｃｐは、以下のような４つの異なるポンプから選択されてもよい。
（ｉ）低体積−２００ｒｐｍまでの速度で０．２８ｍｌ／ｒｅｖのポンプ
（ｉｉ）中体積−２００ｒｐｍまでの速度で０．９ｍｌ／ｒｅｖのポンプ
（ｉｉｉ）高体積−２００ｒｐｍまでの速度で２．８ｍｌ／ｒｅｖのポンプ
（ｉｖ）最高体積−２００ｒｐｍまでの速度で８ｍｌ／ｒｅｖ超のポンプ
このようなポンプは、ポンプの寿命を維持するためにそれらの最大未満で動作されることが好ましい。約１００ｒｐｍでの動作が好ましい。

ギアポンプは、以下から選択されてもよい。
（ｉ）１０−１５０ｒｐｍで０．１ｃｃ／ｒｅｖで搬送するポンプ
（ｉｉ）１０−１５０ｒｐｍで１ｃｃ／ｒｅｖで搬送するポンプ
（ｉｉ）１０−１５０ｒｐｍで５ｃｃ／ｒｅｖで搬送するポンプ。

記載される装置は、１００μｍまでの粒子サイズを有する粒子（例えば、顔料）を含む配合物の使用温度で、８５重量％までの（例えば、無機顔料の場合）又は６５重量％まで（例えば、有機顔料及び染料の場合）の粒子の負荷で、５０００−３５０００ｃｐの範囲の粘度を有する配合物を正確に投与すること可能であってもよい。

実施例６−複数のダイヤフラムポンプ及びギアポンプを用いる第１の実施形態の装置の動作
図１を参照すると、試験される配合物Ａは、タンク４に提供された。標準的なＨｙｄｒａｃｅｌｌ Ｐ３００の複数のダイヤフラムポンプ９は、一定かつ適切な配合物圧力（０から２００ｂａｒ）が管１８で実現されることを確実にするためにコントローラを介して制御された。ＭＶＶ（０．６ｃｃ／ｒｅｖ）ギアポンプ（１２）は、５０ｒｐｍに設定され、あｋつ圧力レギュレータ１６を通じて測定された速度で配合物を供給するように構成されるように制御される。

流体の各サンプルは、ギアポンプ１２の下流で測定された一連の異なる圧力について、６０秒間に亘って手動で収集された。結果は図１１に提供される。図１１を参照すると、配合物Ａについては、６０秒間に亘って異なる圧力（２０から２００ｂａｒ）で収集された配合物の重量は、２％だけ変化したことがわかるであろう。

圧力を生じるための複数のダイヤフラムポンプ及び測定するためのギアポンプを用いる構成は、圧力の範囲に亘って、正確に測定される出力を良好に与えるように作動することが結果から明らかである。装置は、広範囲な配合物の種類（例えば、粒子の粘度及び／又はレベルに関して）を、効果的に溶融処理装置へ投与するために用いられうる。

前記第１の実施形態は、記載されたようなｐｃｐ又はダイヤフラムポンプから選択される第１のポンプを用いてもよい。

高圧注入装置の第２の実施形態は、図１の実施形態と模式的に同一である装置を用いてもよい。しかし、第２の実施形態では、ｐｃｐ（ダイヤフラムポンプ以外の）が用いられてもよい。この場合には、ｐｃｐ８は、圧力を約３ｂａｒだけ増加させるように構成され、その主な機能が配合物を正確に測定されることである。ギアポンプ１２は、配合物の圧力を増加させるように構成される主要なポンプである。この場合には、ｐｃｐは、３ｂａｒまでの圧力を生じ、１０ｍｌ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎまで引き込むように構成されてもよい。このようなｐｃｐは、相対的に小さく（例えば、６スターツ（ｓｔａｒｔｓ）まで又は３スターツ（ｓｔａｒｔｓ）までを有する）、比較的低コストである。更に、ｐｃｐが高い圧力を生じる必要が無いため、内部形状は、相対的に大きくなり、大きな粒子を含む配合物の扱いがしやすくなる。

第２の実施形態で用いられるギアポンプは、第１実施形態で用いられるものと同一であってもよい。

第２実施形態では、装置は、以下のように動作されてもよい。モータ９及び１３は、第１の実施形態のように、液体配合物がタンク４から注入バルブシステム１６へ流れるようにポンプを駆動するように動作される。しかし、第２の実施形態では、ｐｃｐ８は、コントロールパネル２４の制御下で所定の速度で配合物を測定するように構成される。ｐｃｐは、明示的に、相対的に高い粘度を有し、相対的に大きな微粒子であってもよいにもかかわらず配合物を正確に測定することが可能である。動作する際には、ｐｃｐの出口での圧力は、装置の動作時に、３ｂａｒであってもよい（つまり、ｐｃｐを通じて充分な流れを生成するための充分な圧力であるが、測定するためのギアポンプの性能が損なわれるほどは高くない）。ｐｃｐを出る際に、配合物は、（３ｂａｒの圧力で）ギアポンプ１２に入る。ギアポンプは、溶融流への注入のために要求される液体の圧力を単に高めるために用いられる。圧力は、圧力トランスデューサー２０，２２によりモニタされ、制御されるギアポンプの入口と出口とのΔＰは、所定の圧力が管１４及びその下流で実現されるように制御される。

ギアポンプに滑りがある場合、流体は、ｐｃｐとギアポンプとの間の管１０へ流れ戻り、管内の圧力を上昇させる。この場合には、ＰＬＣは、ギアポンプへの入口圧力が３ｂａｒに戻るまで補償するためにギアポンプの速度を上昇させ、それにより、滑りを打ち消す。

第２の実施形態のギアポンプは、相対的に広くなることができ、投与の正確さは、測定がｐｃｐにより実施されるため、ギアポンプが使用を通じて消耗する変更するべきではない。

本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書に開示される構成の任意の新規な１つ又は任意の新規な組み合わせに及ぶ、又は開示される方法又は処理のステップの任意の新規な１つ又は任意の新規な組み合わせに及ぶ。

Claims (30)

1. 流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための装置であって、前記装置は、注入される前記流体配合物のためのリザーバと前記装置の出口との間の流路に直列に配置される第１のポンプ及びギアポンプを備え、前記第１のポンプは、ダイヤフラムポンプ及びプログレッシブキャビティポンプから選択される、装置。
2. 前記第１のポンプは、プログレッシブキャビティポンプ（ｐｃｐ）である請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のポンプは、前記ギアポンプの上流に設けられる請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記リザーバは、１００ミリバール未満の圧力で、前記流体配合物を前記第１のポンプの入口へ搬送するように構成され、前記リザーバは、大気へ開かれている請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ギアポンプは、１回転当たり０．２から１０ｍｌの範囲の速度で流体を搬送するように構成される請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記ギアポンプは、ギア先端を含むギア歯を有するギアを含み、前記ギア歯と、隣接するハウジングとの最小距離は、少なくとも０．００５ｍｍであり、かつ０．２００ｍｍ未満である、及び／又は前記ギアポンプは、ギアを含み、前記ギアの回転軸に平行な測定されたギア面と、隣接するベアリング面との最小距離の合計は、少なくとも０．００５ｍｍであり、かつ０．２００ｍｍ未満である、及び／又はインターメッシングギア間のインターメッシングクリアランスは、少なくとも０．００５ｍｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記装置は、前記ギアポンプの上流の第１の圧力センサと、前記ギアポンプの下流の第２の圧力センサと、を含み、前記装置は、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサにより算定された圧力に応じて前記ギアポンプを制御するように構成される請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記装置は、１つのみの第１のポンプと、１つのみのギアポンプと、を含む請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記注入するための装置は、アセンブリを規定するための溶融処理装置と組み合わせて提供され、前記注入するための装置の出口は、前記流体配合物が前記溶融処理装置により生成された溶融流に導入されうる入口と流体連通する請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記装置は、少なくとも１０ｂａｒの圧力で流体配合物を注入するように構成される請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記注入するための装置の処理ユニットは、前記第１のポンプ又は前記ギアポンプの選択されたいずれか一つの入口と出口との圧力差が８ｂａｒ未満となるように前記第１のポンプ又は前記ギアポンプのいずれか一方を動作するように構成され、前記装置の前記処理ユニットは、前記流体配合物の圧力を５０ｂａｒ超に増加させるために前記第１のポンプ又は前記ギアポンプの他方を動作するように構成される請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記装置の処理ユニットは、前記ギアポンプ及び前記第１のポンプを動作するようにプログラムされ、前記ギアポンプは、前記流体配合物を測定するために動作可能であり、前記第１のポンプは、前記流体配合物の圧力を増加させるように構成される請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記第１のポンプは、前記流体配合物の圧力を少なくとも６０ｂａｒに増加させるように構成される請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 処理ユニットは、前記ギアポンプの入口と出口とのΔΡを３ｂａｒ未満に維持するようにプログラムされる請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記装置は、複数の色変更ユニットを備え、その各々は、第１のポンプ、ギアポンプ及び関連する配管を備える請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記第１のポンプは、少なくとも１０段階を含むｐｃｐである請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記装置の処理ユニットは、前記流体配合物及び前記ギアポンプを測定し、前記流体配合物の圧力を増加させるために、前記ｐｅｐを動作するようにプログラムされる請求項１から１１及び１４から１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記第１のポンプは、５ｂａｒまでのみ生成するように構成されるｐｃｐである、及び／又は前記第１のポンプは、１０段階以下を含む請求項１から１２及び１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記第１のポンプは、ダイヤフラムポンプである請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
20. 流体配合物を溶融ポリマー材料に注入するための方法であって、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路に直列に配置される第１のポンプ及びギアポンプを備える装置を選択するステップと、前記リザーバと前記出口とを通過する配合物の圧力を増加させるために、前記第１のポンプ又は前記ギアポンプを動作するステップと、前記配合物を前記出口の下流の溶融ポリマー材料へ注入するステップと、を備え、前記装置が、請求項１に記載のものである、方法。
21. 前記配合物は、少なくとも５０００ｃＰの粘度を有する請求項２０に記載の方法。
22. 前記流体配合物は、少なくとも５０重量％の固体を含む請求項２０又は２１に記載の方法。
23. 前記流体配合物における粒子の数の少なくとも１０％は、最大粒子サイズが１０μｍを超える請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記流体配合物は、５μｍ以上の平均粒子径を有する粒子を含む請求項２０から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記流体配合物は、前記ギアポンプのギア先端−ハウジングクリアランスよりも大きいサイズの粒子を有する少なくともいくつかの粒子を含む、及び／又は前記流体配合物は、ギア面からベアリング面へのクリアランスよりも大きいサイズの粒子を有する少なくともいくつかの粒子を含む請求項２０から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記方法の使用のために選択された前記装置は、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置の構成を有する請求項２０から２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記第１のポンプは、前記流体配合物の圧力を少なくとも５０ｂａｒに増加させるために用いられ、前記ギアポンプは、配合物を測定するように動作され、前記ギアポンプは、前記ギアポンプが前記流体配合物の圧力を８ｂａｒ未満に増加させるように動作される請求項２０から２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 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の１５重量％未満、及び前記配合物が前記方法で接触されることによる、溶融ポリマー材料の８５重量％超を含む請求項２０から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記配合物は、ビヒクルの１５重量％未満を、溶融ポリマー材料へ導入する速度で、選択及び注入される請求項２０から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記方法は、前記ギアポンプの入口での圧力を前記ギアポンプの出口の圧力で割った比が０．９５から１．０５の範囲内にあるように、前記ギアポンプの入口と出口との間の圧力の差を維持するステップを含む請求項２０から２９のいずれか一項に記載の方法。
    

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