JP7345987B2 - 液状着色剤供給装置及び着色成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液状着色剤供給装置及び着色成形品の製造方法に関する。

従来、合成樹脂製の着色成形品を製造する場合には、原料となる樹脂材料に液状着色剤を混合して着色してから成形用の金型に搬送し、当該金型を用いて成形する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

このような着色成形品の製造方法に用いる装置としては、例えば図３に示すように、熱可塑性を有する成形用原料樹脂を貯留し、供給する原料樹脂供給手段１１１と、この原料樹脂供給手段１１１の下方に接続された原料樹脂を移送する筒状部材１１２と、この筒状部材１１２内に配置されたノズル１２１の先端の吐出口１２２から液状着色剤を供給する液状着色剤供給装置１２０と、筒状部材１１２を経て送られてくる原料樹脂と着色剤とを混合しつつ金型に向けて搬送する搬送手段１１３とを備えたものが知られている。このような装置を用いて原料樹脂に着色剤を混合するとともに金型で成形することにより、所望の色彩に着色された着色成形品を製造することができる。

特許第３８３４７５１号公報

しかしながら、搬送手段内で原料樹脂に混合される液状着色剤の濃度に局所的な偏り（濃度ムラ）が生じると、成形過程での樹脂の密着強度が不均一になり、着色成形品に層間剥離が生じる虞がある。

それゆえ、本発明は、原料樹脂に液状着色剤を混合して成形される着色成形品の層間剥離を抑制可能な液状着色剤供給装置及び着色成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の液状着色剤供給装置は、着色成形品を成形する金型に向けて原料樹脂を搬送する搬送手段内の原料樹脂に液状着色剤を供給する液状着色剤供給装置であって、
前記搬送手段内の原料樹脂に向けて液状着色剤を吐出するノズルに、複数の吐出口が形成されていることを特徴とするものである。

なお、本発明の液状着色剤供給装置にあっては、前記ノズルは、液状着色剤が供給される着色剤用配管に接続される基端部と、該基端部から分岐する複数の分岐筒部とを有し、
前記複数の分岐筒部にそれぞれ前記吐出口が形成されていることが好ましい。

また、本発明の液状着色剤供給装置にあっては、それぞれの前記分岐筒部に、複数の前記吐出口が形成されていることが好ましい。

また、本発明の液状着色剤供給装置にあっては、それぞれの前記分岐筒部は、該分岐筒部の先端を閉塞する閉塞壁を有し、該分岐筒部の側面に前記吐出口が形成されていることが好ましい。

また、本発明の着色成形品の製造方法は、着色成形品を成形する金型に向けて原料樹脂を搬送する搬送手段内の原料樹脂に、液状着色剤供給装置のノズルから液状着色剤を供給する際に、
前記ノズルに形成された複数の吐出口から液状着色剤を吐出することを特徴とする。

本発明によれば、原料樹脂に液状着色剤を混合して成形される着色成形品の層間剥離を抑制可能な液状着色剤供給装置及び着色成形品の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である液状着色剤供給装置を含む着色成形品の製造装置の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態である液状着色剤供給装置を示す斜視図である。 参考例としての着色成形品の製造装置の一部を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態をより具体的に例示説明する。

図１に示す着色成形品の製造装置１０は、原料樹脂供給手段としてのホッパー１１と、筒状部材１２を介してホッパー１１と連通する搬送手段１３と、筒状部材１２の内部に配置されたノズル２１の吐出口２２から搬送手段１３の内部に液状着色剤（リキッドマスターバッチ）を供給する液状着色剤供給装置２０とを備える。液状着色剤は、液状で例えば赤、青、黄等の各種の色彩を有する。

ホッパー１１は、熱可塑性を有する成形用の原料樹脂（ペレット、粉末）を貯留し、下端に設けた放出口１１ａから原料樹脂を放出可能に構成されている。ホッパー１１からの原料樹脂は、筒状部材１２を通して搬送手段１３の内部に供給される。

筒状部材１２は、ホッパー１１の放出口１１ａと、搬送手段１３の上部開口１４ａとを接続する筒状の部材である。筒状部材１２は、ホッパー１１または搬送手段１３のシリンダ１４と一体に形成されていてもよい。筒状部材１２の側面には、ノズル２１を挿入するためのノズル差込口１２ｂを有するノズル保持部１２ａが設けられている。ホッパー１１及び筒状部材１２は、例えば、中心軸線が鉛直方向に延在するように配置される。

搬送手段１３は、例えば図１に示すように筒状部材１２の下端部に接続される筒状のシリンダ１４と、このシリンダ１４内に配置されたスクリュー１５とを備える。シリンダ１４は、軸線が水平方向に延在するように配置され、スクリュー１５は、シリンダ１４と同軸配置されている。シリンダ１４の側壁には、筒状部材１２の内部に連通する上向きの上部開口１４ａが形成されている。

搬送手段１３の一方の端部にはスクリュー１５を回転させるための駆動部（図示省略）が設けられており、他方の端部には液状着色剤を混合した原料樹脂を用いて着色成形品を成形するための金型（図示省略）等が設けられている。また、搬送手段１３は、金型に向けて搬送される原料樹脂を加熱可能な加熱手段（ヒータ）を備えることができる。なお、液状着色剤を混合した原料樹脂を用いて着色成形品を成形する方法としては、例えば射出成形、またはブロー成形等とすることができるが、これに限定されず、種々の成形方法を採用可能である。

液状着色剤供給装置２０は、例えば液状着色剤を収容する袋状またはボトル状等の着色剤収容容器２４と、着色剤収容容器２４とノズル２１の間に接続され、液状着色剤をノズル２１に送出可能なチューブ２３（着色剤用配管）と、を備える。ノズル２１は、筒状部材１２のノズル保持部１２ａに対して着脱可能である。

液状着色剤供給装置２０は、着色剤収容容器２４に収容された液状着色剤を、チューブ２３を通してノズル２１に送出するためのポンプ２５を備える。ポンプ２５の形態は特に限定されず、着色剤収容容器２４に収容された液状着色剤を、チューブ２３を通してノズル２１に送出可能であればよい。また液状着色剤供給装置２０は、ポンプ２５の駆動を制御して液状着色剤の供給量を調整する制御手段（図示省略）を備えることができる。図１に示すノズル２１は先端が閉塞された円筒形状であり、側面に下向きの吐出口２２が３つ形成されている。

なお、ノズル２１は、複数の吐出口２２を有していればよく、その形状は適宜変更可能である。例えば図２に示すノズル２１は、チューブ２３に直接または間接的に接続される１つの基端部２１ａと、当該基端部２１ａから分岐する２本の円筒状の分岐筒部２１ｂ、２１ｂとを有し、それぞれの分岐筒部２１ｂ、２１ｂには複数の吐出口２２が形成されている。本例では、それぞれの分岐筒部２１ｂ、２１ｂに３つの吐出口２２が形成されており、ノズル２１は、合計６つの吐出口２２を有する。６つの吐出口２２は、全て同一直径の円形の貫通孔である。なお、ノズル２１を構成する基端部２１ａ及び分岐筒部２１ｂ、２１ｂの内部には、液状着色剤の流路となる空間が形成されている。すなわち、チューブ２３を通して着色剤収容容器２４からノズル２１に送出される液状着色剤は、当該流路を通って各吐出口２２から吐出される。

図２に示す各分岐筒部２１ｂは、分岐筒部２１ｂの先端（基端部２１ａとは逆側の端）を閉塞する閉塞壁２１ｃを有する。また、吐出口２２は、分岐筒部２１ｂの側面に形成されている。また、本例の２本の分岐筒部２１ｂ、２１ｂは、互いに直径及び軸方向長さが同一の円筒形状であり、且つ、相互に平行に配置されている。なお、分岐筒部２１ｂは閉塞壁２１ｃを有しなくてもよいし、２本の分岐筒部２１ｂ、２１ｂの形状が異なっていてもよく、また、平行でなくてもよい。

また、図２に示すそれぞれの分岐筒部２１ｂにおいて、３つの吐出口２２は、分岐筒部２１ｂの軸方向に沿って相互に間隔をあけて一直線上に配列されている。また、２本の分岐筒部２１ｂ、２１ｂに形成された吐出口２２は、同一の向き（下向き）に開口している。各分岐筒部２１ｂ、２１ｂに形成する吐出口２２の数、位置等は適宜変更可能である。また、本例では、２本の分岐筒部２１ｂ、２１ｂにそれぞれ形成された各３つの吐出口２２の軸方向位置は、２本の分岐筒部２１ｂ、２１ｂで互いに一致しているが、当該軸方向位置がずれていてもよい。

以上の通り、本実施形態の液状着色剤供給装置２０は、着色成形品を成形する金型に向けて原料樹脂を搬送する搬送手段１３内の原料樹脂に液状着色剤を供給する液状着色剤供給装置２０であって、搬送手段１３内の原料樹脂に向けて液状着色剤を吐出するノズル２１に、複数の吐出口２２が形成されている。このように液状着色剤がノズル２１の複数の吐出口２２から吐出される構成とすることにより、液状着色剤が１か所の吐出口２２のみから吐出される場合に比べて、シリンダ１４内の原料樹脂に液状着色剤が分散して広範囲に供給されることとなる。このようにして、シリンダ１４内の原料樹脂に混合される液状着色剤の濃度に局所的な偏り（濃度ムラ）が生じることを抑制することができる。その結果、成形後の着色成形品に層間剥離が生じることを抑制することができる。

なお、本実施形態の液状着色剤供給装置２０にあっては、ノズル２１が、液状着色剤が供給されるチューブ２３に接続される基端部２１ａと、当該基端部２１ａから分岐する複数の分岐筒部２１ｂとを有し、複数の分岐筒部２１ｂにそれぞれ吐出口２２が形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、例えば１本の円筒状のノズルに複数の吐出口を設けるよりも、搬送手段１３内の原料樹脂に対して、より広範囲に液状着色剤を吐出し易くなる。そのため、着色成形品に層間剥離が生じることをより確実に抑制することができる。

また、本実施形態の液状着色剤供給装置２０にあっては、それぞれの分岐筒部２１ｂに、複数の吐出口２２が形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、各分岐筒部２１ｂに吐出口２２が１つのみ形成される場合に比べて、より広範囲に液状着色剤を吐出し易くなる。そのため、着色成形品に層間剥離が生じることをさらに確実に抑制することができる。

また、本実施形態の液状着色剤供給装置２０にあっては、それぞれの分岐筒部２１ｂが、分岐筒部２１ｂの先端を閉塞する閉塞壁２１ｃを有し、分岐筒部２１ｂの側面に吐出口２２が形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、分岐筒部２１ｂの側面の吐出口２２からバランスよく液状着色剤を吐出することができるので、より液状着色剤を分散して吐出し易くなる。

なお、本実施形態の液状着色剤供給装置２０にあっては、ノズル２１に設けた複数の吐出口２２から液状着色剤を広範囲に吐出し易くする観点から、隣接する２つの吐出口２２の間隔が、１５ｍｍ以上、ホッパー１１の内径以下であることが好ましく、また、それぞれの吐出口２２の面積は、１．１９ｍｍ²以上、３．１４ｍｍ²以下であることが好ましい。また、同様の観点から、本実施形態の液状着色剤供給装置２０に使用する液状着色剤の濃度は、０．１ｗｔ％以上、０．２ｗｔ％以下であることが好ましく、液状着色剤の供給速度は、０．０３９ｇ／ｓｅｃ以上、０．０７８ｇ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。

以下に、本発明の着色成形品の製造方法の一例について説明する。なお、当該着色成形品の製造方法は、上述の着色成形品の製造装置１０を用いて行うことができる。

着色成形品の製造方法は、着色成形品を成形する金型に向けて原料樹脂を搬送する搬送手段１３内の原料樹脂に、液状着色剤供給装置２０のノズル２１から液状着色剤を供給する際に、ノズル２１に形成された複数の吐出口２２から液状着色剤を吐出することを特徴とする。

より具体的には、ホッパー１１に貯留された熱可塑性を有する成形用の原料樹脂を放出口１１ａから放出し、筒状部材１２を通して搬送手段１３のシリンダ１４の内部に供給する。また、ポンプ２５の駆動により、着色剤収容容器２４からチューブ２３を通して供給された液状着色剤を、ノズル２１に形成された複数の吐出口２２から同時に吐出する。これにより、シリンダ１４の内部の原料樹脂の上方から液状着色剤が供給（散布）される。液状着色剤がノズル２１の複数の吐出口２２から吐出されることにより、液状着色剤は、１か所の吐出口２２のみから吐出される場合に比べてシリンダ１４内の原料樹脂に分散して広範囲に供給されることとなる。このようにして、シリンダ１４内の原料樹脂に混合される液状着色剤の濃度に局所的な偏り（濃度ムラ）が生じることを抑制することができる。その結果、成形後の着色成形品に層間剥離が生じることを抑制することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることはいうまでもない。例えば、図２のノズル２１は２方向に分岐する構成であり、Ｔ字状の基端部２１ａと２本の分岐筒部２１ｂ、２１ｂとを有しているが、その形状は適宜変更可能であり、例えば基端部２１ａがＹ字状に２方向に分岐していてもよいし、あるいは３方向以上に分岐する構成であってもよい。なお、ノズル２１は、分岐していなくてもよい。また、上記の例では吐出口２２が全て同一の直径を有する円形の貫通孔であるが、これに限られず、例えば各吐出口２２は楕円形や多角形であってもよいし、複数の異なる形状の吐出口２２を組み合わせてもよい。

１０：着色成形品の製造装置
１１：ホッパー（原料樹脂供給手段）
１１ａ：放出口
１２：筒状部材
１２ａ：ノズル保持部
１２ｂ：ノズル差込口
１３：搬送手段
１４：シリンダ
１４ａ：上部開口
１５：スクリュー
２０：着色剤供給装置
２１：ノズル
２１ａ：基端部
２１ｂ：分岐筒部
２１ｃ：閉塞壁
２２：吐出口
２３：チューブ（着色剤用配管）
２４：着色剤収容容器
２５：ポンプ

Claims (4)

1. 着色成形品を成形する金型に向けて原料樹脂を搬送する搬送手段内の原料樹脂に液状着色剤を供給する液状着色剤供給装置であって、
   前記搬送手段内の原料樹脂に向けて液状着色剤を吐出するノズルに、複数の吐出口が形成されており、
   前記ノズルは、液状着色剤が供給される着色剤用配管に接続される基端部と、該基端部から分岐する複数の分岐筒部とを有し、
   前記複数の分岐筒部にそれぞれ前記吐出口が形成されていることを特徴とする、液状着色剤供給装置。
2. それぞれの前記分岐筒部に、複数の前記吐出口が形成されている、請求項１に記載の液状着色剤供給装置。
3. それぞれの前記分岐筒部は、該分岐筒部の先端を閉塞する閉塞壁を有し、該分岐筒部の側面に前記吐出口が形成されている、請求項１又は２に記載の液状着色剤供給装置。
4. 着色成形品を成形する金型に向けて原料樹脂を搬送する搬送手段内の原料樹脂に、液状着色剤供給装置のノズルから液状着色剤を供給する際に、
   前記ノズルに形成された複数の吐出口から液状着色剤を吐出し、
   前記ノズルは、液状着色剤が供給される着色剤用配管に接続される基端部と、該基端部から分岐する複数の分岐筒部とを有し、
   前記複数の分岐筒部にそれぞれ前記吐出口が形成されていることを特徴とする、着色成形品の製造方法。
   

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