JPH07112705B2 - 混合粉粒体の自動供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は粉粒体を所定量計量することによって補給量
を自動的に制御しかつ機械的に所定量の粉粒体を外部へ
供給する粉粒体の定量供給装置を使用した混合粉粒体の
自動供給装置及びその定量供給装置を使用して粒状カラ
ーであるマスターバッチを成形機のホッパー下部に供給
し、プラスチックを着色成形する成形機におけるマスタ
ーバッチの多色供給装置に関するものである。

［従来の技術］ 一定量の粉粒体を供給する定量供給装置を使用した混合
粉粒体の自動供給装置は多くの分野で使用されている。

第５図は定量供給装置が成形機の多色供給装置に組込ま
れて使用されている例を示したものである。

すなわち、第５図において、101は成形機であり、成形
機101に多色供給装置102が接続している。多色供給装置
102ではマスターバッチ貯蔵ホッパー103からマスターバ
ッチを定量供給装置104に補給する。定量供給装置104で
はフィーダ105によって一定量のマスターバッチをマス
ターバッチ受けホッパー106に供給する。マスターバッ
チ受けホッパー106からは空気搬送機107によって配管10
7′を経てマスターバッチが混合機108に送られ、ここで
ナチュラルレジンホッパー111からのナチュラルレジン
と混合され、こうして構成された原料が原料供給口112
から成形機101に供給される。

さて、ここで使用されている定量供給装置してはベルト
フィーダー式、テーブルフィーダー式、ロータリーフィ
ーダー式、振動フィーダー式、スクリューフィーダー
式、スプリングフィーダー式、その他の型式のものがあ
る。

一方、プラスチック成形におけるマスターバッチ方式に
よる混合工程は、ナチュラルレジンとマスターバッチを
ターンブラーやヘンシェルミキサー等の混合機を用いて
バッチ式で混合した後、成形機のホッパーに投入するも
のであった。しかしこのようなバッチ式の混合では、色
替え等に際して、上記混合方式に使用する混合機の洗浄
に数時間を要し、工程の流れに対して大きな障害となっ
ている。また設置面積も大きくなり、混合機のエネルギ
ー消費量も多いものであった。その上成形機のホッパー
内で振動や材料の流動による静電気等で、ナチュラルレ
ジンとマスターバッチの分離が生じマスターバッチ中の
染顔料、分散剤などの添加剤が均一に配合された最終成
形品が得られないという欠点を有していた。

上記バッチ式の混合方式の改善の方法として計量及び混
合の自動化が進められ種々の方式が実用化されている。

現在採用されている装置の概略を図面をもって説明する
と、例えば第７図のように成形機101の原料供給口112上
に、混合機108を設け、該混合機108にナチュラルレジン
の定量供給機113とマスターバッチの定量供給機114を別
個に備えてなる装置或いは第８図のように成形機101上
に混合機108、マスターバッチ定量供給機114及びナチュ
ラルレジン定量供給機113を順次重ねて設けてなる装置
が知られている。しかしながら、これらの装置はいずれ
もバッチ式であり、成形機101の上に装置が組まれてい
るため、色替え時の分解掃除が非常に面倒であり、しか
も前述したような成形機のホッパー内の分離も防ぐこと
が出来ず、更に近年、マスターバッチ中の染顔料濃度を
高くしたいという要求があり、マスターバッチの添加量
が重量比でナチュラル樹脂100に対して３以下となりミ
クロな部分の混合精度が保てなくなって来た。また第９
図のようにマスターバッチ定量供給機114を成形機101上
に設け、マスターバッチを成形機の原料供給部に定量供
給し、別個に設けた成形機のホッパー115から供給され
るナチュラルレジンと混合する装置も知られているが、
この方式においても成形機上に装置が組込まれているた
め分解掃除が不便である。また、第７図、第８図及び第
９図に示す例において、マスターバッチの計量方式が容
量式の場合、マスターバッチ中にミスペレットがあった
り、何等かの原因で供給されていない場合、感知できな
いし、マスターバッチのかさ密度が変化した場合にも対
応できないという欠点がある。従って計量方式を重量方
式にすることにより容量式の欠点は克服できるが、成形
機上に新たな装置を組込むことは装置を更に複雑にしそ
れだけ分解掃除の煩雑性が加わることになる。

これらのマスターバッチの自動供給における問題点を克
服するため特開昭60−110411号公報でマスターバッチの
自動供給装置を提案した。これは前述の第５図に示すよ
うにマスターバッチの貯蔵ホッパー103、定量供給装置1
04、空気搬送機107、サイクロン109、混合機108からな
り、更に異なるマスターバッチにより多種の成形品を得
るため第６図のように品種の数だけマスターバッチの貯
蔵ホッパー103a〜103e及び定量供給装置104a〜104eをそ
ろえスイッチの切り換えにより任意のマスターバッチを
成型機に供給する方式である。これにより成型機のホッ
パー内でのナチュラル樹脂とマスターバッチの分離がな
く、従って成型品の不良がなく品質安定性の優れた成型
品を得ることが可能となり、またマスターバッチの品種
替えや色替えの際の装置の洗浄に費す時間と手間を必要
最小限とし、多品種少量生産において極めて有効なマス
ターバッチの自動供給装置を提供することができた。

［発明が解決しようとする問題点］ 定量供給装置については、従来は１つの定量供給装置は
１つの原料のみ供給するため使われていた。しかしなが
ら最近、多品種少量化の傾向が著しく、在庫も極力持た
ない方向にあり、１つの定量供給装置を分解、洗浄し多
種類の原料供給に使用するようになり、この品種替えの
間隔も徐々に短くなってきている。

従ってこの定量供給装置の分解、洗浄性が生産性に大き
く影響する。一般に使用されている定量供給装置の種類
にはベルトフィーダー式、テーブルフィーダー式、ロー
タリーフィーダー式、振動フィーダー式、スクリューフ
ィーダー式、スプリングフィーダー式等非常に多くの種
類があり、それぞれ用途に応じて使われているが、ベル
トフィーダー式のもの及び振動フィーダー式のもの以外
は、いずれも分解することなしには洗浄は困難である。
振動フィーダー式定量供給装置は非常に洗浄性は良好で
あるが、これからの趨勢として定量供給装置は重量制御
式となりつつあり、重量の検知に対して振動が問題とな
る。

ベルトフィーダー式定量供給装置はベルトの表面の洗浄
は非常に簡単であり、粒状物には有効だが、粉体の場合
ベルトの内側や密閉化した場合のその内部が汚れ、完全
洗浄は困難である。

その他の型式のフィーダーをもつ定量供給装置は重量制
御が可能であるが分解することなく洗浄可能ではなく、
装置もコンパクトなものはなかった。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、自動洗浄を容易かつ確実に行うことができ、従って
１台の定量供給装置で定量供給装置を自動洗浄して品種
替えを可能にし、従ってまた、人手を要することなし
に、ボタン操作のみで非常に短時間に品種替えすること
ができ、スペースも小さく、コストも低廉な定量供給装
置を使用した混合粉粒体の自動供給装置を提供すること
を目的とするものである。

次にマスターバッチの自動供給装置については異なるマ
スターバッチにより多種の成形品を得るには、品種の数
だけ定量供給装置が必要であり、装置のコストが高くな
るだけでなく、設置面積も非常に大きくなる欠点があっ
た。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、射出成形機や押出機械等（以下、成形機）によりナ
チュラル樹脂とマスターバッチを溶融混合して着色成形
品を得る時、多品種少量生産における品種替え、特に色
替えについて、ボタン操作のみで非常に簡便に出来、な
おかつ品質の安定化も図られ、設置スペースも小さく、
コストも安いマスターバッチの自動供給装置を提供する
ことを目的とするものである。

（ロ）発明の構成 ［問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の混合粉粒体の自動供給
装置は、複数個の粉粒体の貯蔵ホッパー、粉粒体を所定
量計量することによって胴部への粉粒体の補給量を自動
的に制御しかつ機械的に前記胴部から所定量の粉粒体を
定量供給する粉粒体の定量供給装置、前記定量供給装置
から供給された粉粒体を成形機へ搬送する空気搬送機、
前記成形機より上に配置された空気−固体分離機、前記
空気−固体分離機により分離落下した粉粒体を前記成形
機の原料供給部において他の粉粒体と混合させて混合粉
粒体を形成させるための混合機、及び前記定量供給装置
の底部の排出部より排出される粉粒体を前記複数個の貯
蔵ホッパーの同一品種のホッパーへ選択して送り返すた
めの選択返送装置を有し、定量供給装置は、前記胴部の
上端に前記補給をする補給口を有し中間部に前記供給を
する供給部を有しかつ底部に前記粉粒体を排出可能な前
記排出部を備え、かつ、前記補給口、前記供給部及び前
記排出部を洗浄可能な洗浄用ノズルを有することを特徴
としている。

以下、これらの発明の詳細を一実施例を示す図面につい
て説明する。

第１図において、１は定量供給装置であり定量供給装置
１は胴部２を有する。胴部２は下端部近傍が先細状にな
っている。胴部２は筒状となっていてもよいが、底部排
出装置５をコンパクトにすることができるため、下端部
近傍が先細状となっていることが好ましい。胴部２の上
端には補給口３が設けられており、また下端には排出口
４が設けられている。排出口４は底部排出装置５によっ
て開閉される。底部排出装置５はエアーシリンダー６に
よって駆動される。胴部２は重量検知器10に支持されて
いる。粉粒体の計量手段としては重量式以外に容量式計
量手段も使用可能であるが、計量の精度及び信頼性の点
から重量式が好ましい。胴部２の中間部には外部設備例
えば成形機に粉粒体を供給するための供給部７が設けら
れている。供給部７においてはフィーダー８がモータ11
に駆動されて、供給部７の先端の供給口12から供給し得
る。

フィーダー８としてはスクリューフィーダー、ベルトフ
ィーダー、テーブルフィーダー及びスプリングフィーダ
ー等を使用し得るが、胴部の底部からの粉粒体の排出や
洗浄性を考慮すれば、スプリングフィーダーは好適であ
る。

胴部２には必要に応じてブリッジブレーカー13を設け
る。すなわち、取扱い粉粒体がブリッジ性の高い粉粒体
である場合はブリッジブレーカー13を胴部２内に設け
る。ブリッジブレーカー13はシャフト14に撹拌羽根15を
取付けたもので、シャフト14はモータ16によって駆動さ
れる。

特に重要なこととして、胴部２の上端の補給口３に向け
て洗浄用ノズル17が配設され、供給部７に向けて洗浄ノ
ズル18が配設され、かつ、排出口４に向けて洗浄用ノズ
ル21が配設され、それぞれ補給口３及びその周辺、供給
部７及びその周辺、並びに排出口４及びその周辺が洗浄
可能である。

胴部２へは各品種の粉粒体のホッパー22,23,24から補給
機27,28,29によって粉粒体が補給される。また、底部排
出装置５の下方には排出粉粒体受け33が配設される。ホ
ッパー22〜24から定量供給装置１への粉粒体の補給方式
は、スクリューフィーダー、ロータリーフィーダー、ベ
ルトフィーダー等のフィーダー類やカットゲートの開閉
によって行っても良いが、いずれも定量供給装置１の上
部へフィーダー類またはカットゲートを取付けた貯蔵タ
ンクを設置する必要があり、設計の自由度が少なくな
り、装置が複雑化し、スペースも多く必要となるため、
とりわけ粒体においてはエジェクター機構を使用した空
気搬送が好ましい。エジェクター機構はコンプレッサー
（図示していない）から供給される圧縮空気を用いて粒
体をホッパー22〜24より吸引し配管63〜65へ噴出される
機構であり、市販品としては、株式会社ブレス製の商品
名ブレスライダーがある。一般のブロワーを使用しても
良いがやはり設置スペース等を考慮すると上記ブレスラ
イダーが好ましい。

次に、以上の定量供給装置を用いた混合粉粒体の自動供
給装置の一例として、粉粒体のマスターバッチやナチュ
ラルレジンのペレットである場合のマスターバッチの多
色自動供給装置の構成を第２図について説明する。

第２図において、51は多色自動供給装置である。多色自
動供給装置51は定量供給装置１を有し、定量供給装置１
の供給部７の供給口12に対応してホッパー52が設けら
れ、ホッパー52は空気搬送機（エジェクター機構）53、
配管54を介してサイクロン55と接続し、サイクロン55の
出口管は混合機56とを接続している。

一方、ナチュラル樹脂用サイクロン57の出口管も混合機
56に接続している。混合機56の出口側は成形機61の原料
供給口58に接続している。

定量供給装置１の底部排出装置５の下方に位置する排出
粉粒体受け33はエジェクター機構62、配管83,84,85を介
してホッパー22,23,24に接続している。エジェクター機
構62と配管83,84,85との間には分岐装置66が設けられ、
分岐装置66が配管83,84,85を選択する。分岐装置66はエ
アシリンダー67によって駆動される。

サイクロン55の大きさは、通常のマスターバッチを使用
する場合にはかなり小さなものでも十分であり、例えば
配管54の直径が20mmの時、理論的には直径53mm、高さ16
0mmで分離が可能であるが、小さすぎてかえって洗浄が
不便なので、実用的には上記数値より大きく設計する。
空気搬送されたマスターバッチと空気とを分離する空気
−固体分離はサイクロンによらず、他の手段を用いても
良いが、空気−固体分離機を介さずに、空気搬送された
マスターバッチを直接的に成形機の装置供給部に導入す
ると、混合機56の内部でマスターバッチが飛び回り、成
形材料と均一混合されない。

混合機56は内径が異なる２つの端部を有するもので、内
径が小さい一端はマスターバッチ落下口25に接続され、
内径が大きいもう一端は成形機61のホッパーの下部に取
付けられる。

第３図は混合機56のペレットの移動を模式的に説明する
図面であって、サイクロン55により分離されたマスター
バッチ50は、成形機61へ連続的に供給されつつ移動する
ナチュラルレジン60の上に落下し、混合機56内で原料供
給口58に移動する間にナチュラルレジン60とマスターバ
ッチ50は均一に混合される。第３図に示すように混合機
56の大小の円筒径をそれぞれＡφ,Bφ、ホッパー52の排
出口の径をＣφとすると、マスターバッチのナチュラル
レジンに対する配合割合が5/100（重量比）の場合、Ａ
φ/Cφ＜1/4が必要であり。上記配合割合が3/100（重量
比）の場合、Ａφ/Cφ＜1/5が必要である。また装置の
取扱い性を考慮してＡφ＞Ｂφとすることが好ましい。

第４図は第３図とは異なる形状の混合機56aを使用した
例を示すものである。これはマスターバッチの貯蔵ホッ
パーからサイクロンに至る過程は第２図と同一であり図
面は省略した。混合機56aは円筒と円錐を接続した形状
であって、上端円筒部はサイクロン55のマスターバッチ
の落下口に接続されて成形機のホッパー内に挿入され、
他端をホッパーの内面下部に固定される。混合機56a内
を落下したマスターバッチ50は、開口部75にてナチュラ
ルレジン60と混合され、原料供給口58に移動する。混合
機56aを用いた場合、成形機に通常使われる形状のホッ
パーをそれまま使用できる利点がある。第４図において
示す部分の径をそれぞれＡφ,Cφとすると前述した式と
同じ式がここでも成立する。しかしＡφはＣφに対し成
形機に入るナチュラルレジンの流れを妨げない大きさが
必要であり、これは成形機の処理量とも関係するが実際
はＡφはＣφの1/3程度で十分である。また混合機56aの
下部は円錐形の他にＡφの面積を同じくする円筒形、多
角柱でもよい。

［作用］ 以上のように構成された定量供給装置１の作用について
説明する。

それぞれ異なる粉粒体を貯蔵した貯蔵ホッパー22,23,24
より所定の粉粒体を選択し、選択したホッパーにつなが
る補給機27,28,29により一定量を定量供給装置１へ補給
する。定量供給装置１は重量検知器10により常時重量測
定されており、予め設定された下限重量で粉粒体を補給
機27〜29により定量供給装置１へ補給し、予め設定され
た上限重量で補給を停止する。このようにして定量供給
装置１に補給された粉粒体はフィーダー８により供給口
12から定量的に供給される。所定の量の供給後、粉粒体
の品種替えを行うには底部排出装置５を開き定量供給装
置１の内部に残っている粉粒体を排出し、フィーダー８
の先端部に残った粉粒体フィーダー８を逆回転させ排出
する。その後、洗浄用ノズルにより定量供給装置１の補
給口３から胴部２内とフィーダー８の先端部及び底部排
出装置５を洗浄する。洗浄用ノズル17,18,21からは、付
着性のない粉粒体の場合では圧縮空気により、また付着
性のある粉粒体では水を使い洗浄を行う。水洗浄の場合
は洗浄後圧縮空気により水滴の除去を行う。

この一連の洗浄操作終了後、異なる粉粒体を選択し同様
の操作を繰返し定量供給を行う。粉粒体の供給はフィー
ダー８の先端部分のエアーまたは水洗浄操作で容易に洗
浄出来るようにフィーダー８はスプリングによることが
好ましい。底部排出装置においてロータリーバルブやス
ライドケートでも可能だがやはり洗浄性を考慮すると図
示のようなカットゲート方式が好ましい。

次にマスターバッチの多色自動供給装置51の作用につい
て説明する。

貯蔵ホッパー22〜24に貯蔵されたマスターバッチより所
定のマスターバッチを選択し選択したホッパーにつなが
る補給機（27〜29のうち１つ）のみを働かせ定量供給装
置１へ補給する。但しホッパーの数は図示の場合に限定
されるものではない。定量供給装置１は重量検知器10に
より常時重量測定されており、予め設定された下限重量
でマスターバッチを定量供給装置１へ補給し上限重量で
補給を停止する。このようにして定量供給装置１に送ら
れたマスターバッチは成形機の種類に応じ、例えば押出
成形機てあれば運転中連続的に供給し、射出成形機であ
れば射出成形機の運転と連動して間欠的に作動するよう
になっており、マスターバッチの減量速度に基づいて、
フィーダー８の供給速度が制御され、定量供給される。
定量供給装置１より供給されたマスターバッチはホッパ
ー52を通り空気搬送機（エジェクター機構）53によりサ
イクロン55へ空気搬送されナチュラル樹脂とマスターバ
ッチの混合機56に導かれる。

一方、成形終了後、色替えを行うためには、定量供給装
置１の底部排出装置５を開き残っているマスターバッチ
を排出し、同じマスターバッチの貯蔵タンクにもどるよ
う分離装置66で戻りの配管83〜85を選択しエジェクター
機構62でもとのタンクへもどす。

それと同時に定量供給装置１の胴部２の補給口３、供給
口12、底部排出装置５に設けた洗浄用ノズル17,18,21に
よりエアーブローを行い残留マスターバッチの掃除を行
う。この洗浄操作終了後希望のマスターバッチを新たに
選択し同様の操作を繰返し次の製品を成形する。

（ハ）発明の効果 このように構成された定量供給装置をもつこの発明の混
合粉粒体の自動供給装置によれば、粉粒体の品種替えを
行う時、定量供給装置の分解洗浄を人手で行う必要がな
く、単なるボタン操作のみで容易に迅速な品種替えを行
うことができる。

また作業者の粉塵汚染もなく作業環境の改善にもなる。

品種替えに時間を要する場合、次の生産を迅速に行うた
め複数の定量供給装置を用意していたが、本装置を使用
することで１台の定量供給装置ですみ、設置スペースが
非常に小さく、かつコストも非常に安価となる。

また、この発明の多色自動供給装置によれば、色替えを
行う時、マスターバッチの定量供給装置の分解洗浄を人
手で行う必要がなく、また機械的な混合機がないための
その洗浄も必要がなく、定量供給装置内のマスターバッ
チの切換えが自動的に行えるため短時間で容易にかつマ
スターバッチの損失なしに色替えを完了することができ
る。

またナチュラル樹脂とマスターバッチの混合がバッチ式
ではなく連続式であり混合は成形機のホッパー下部で行
うためバッチ式では１バッチ全量成形する必要があった
が、本発明では任意の時間に成形をやめることができる
ため無駄な成形がなくなる。成形機のホッパー下部で連
続的に混合するためホッパー内でのマスターバッチとナ
チュラ樹脂の分離がなくマスターバッチの添加量が３重
量％以下でも品質の安定した成形が可能である。マスタ
ーバッチの定量供給装置は色数だけ揃えるのではなく１
台で色替えをしながら使用するため設置スペースが非常
に小さくてすみ、コストも非常に安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の定量供給装置を示す構成説明図、第
２図はこの発明の多色自動供給装置を示す構成説明図、
第３図は混合機における粉粒体の動きを示す説明図、第
４は他の混合機における粉粒体の動きを示す説明図、第
５図は従来の多色供給装置を示す構成説明図、第６図は
従来の他の多色供給装置を示す構成説明図、第７図は従
来の他の多色供給装置を示す構成説明図、第８図は従来
の他の多色供給装置を示す構成説明図、及び第９図は従
来の他の多色供給装置を示す構成説明図である。 １……定量供給装置、２……胴部、３……補給口、４…
…排出口、５……底部排出装置、６……エアーシリンダ
ー、７……供給部、８……フィーダー、10……重量検知
器、11……モータ、12……供給口、13……ブリッジブレ
ーカー、14……シャフト、15……撹拌羽根、16……モー
タ、17,18,21……洗浄用ノズル、22,23,24……ホッパ
ー、25……マスターバッチ落下口、27,28,29……補給
機、33……排出粉粒体受け、50……マスターバッチ、51
……多色自動供給装置、52……ホッパー、53……空気搬
送機（エジェクター機構）、54……配管、55……サイク
ロン、56……混合機、57……ナチュラル樹脂用サイクロ
ン、58……原料供給口、60……ナチュラルレジン、61…
…成形機、62……エジェクター機構、63,64,65……配
管、66……分岐装置、67……エアーシリンダー、83,84,
85……配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 穂積 東京都中央区京橋２丁目３番13号 東洋イ ンキ製造株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−70926（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の粉粒体の貯蔵ホッパー、粉粒体を
   所定量計量することによって胴部への粉粒体の補給量を
   自動的に制御しかつ機械的に前記胴部から所定量の粉粒
   体を定量供給する粉粒体の定量供給装置、前記定量供給
   装置から供給された粉粒体を成形機へ搬送する空気搬送
   機、前記成形機より上に配置された空気−固体分離機、
   前記空気−固体分離機により分離落下した粉粒体を前記
   成形機の原料供給部において他の粉粒体と混合させて混
   合粉粒体を形成させるための混合機、及び前記定量供給
   装置の底部の排出部より排出される粉粒体を前記複数個
   の貯蔵ホッパーの同一品種のホッパーへ選択して送り返
   すための選択返送装置を有し、定量供給装置は、前記胴
   部の上端に前記補給をする補給口を有し中間部に前記供
   給をする供給部を有しかつ底部に前記粉粒体を排出可能
   な前記排出部を備え、かつ、前記補給口、前記供給部及
   び前記排出部を洗浄可能な洗浄用ノズルを有することを
   特徴とする混合粉粒体の自動供給装置
2. 【請求項２】前記粉粒体はマスターバッチであり、前記
   他の粉粒体はナチュラル樹脂であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の混合粉粒体の自動供給装置