JP2013533145A - 射出成形機、押し出し機等の可塑化ユニットおよびそのために設けられる液体供給装置 - Google Patents

Abstract

射出成形機、押し出し機等の可塑化ユニットは、ハウジングシリンダ（１）と、該ハウジングシリンダ内で回転可能に駆動される少なくとも１つの可塑化スクリュー（２）と、１種類または複数種類の液体、特に着色液を前記可塑化ユニット内で可塑化されるプラスチック材に取り込むために前記ハウジングシリンダ（１）の出口側端部（４）手前に設けられる液体供給装置（３）と、液体供給通路（２５）が内設されている少なくとも１つの液体接続用アダプタインサート部材（６，６’）と、前記シリンダ壁（７）内に設けられ、アクセス孔（３１）を介してスクリュー室（５）に開口している、前記液体接続用アダプタインサート部材（６，６’）用の少なくとも１つの受容部（８）と、前記液体接続用アダプタインサート部材（６，６’）上に取り付けられる、前記液体供給通路（２５）を前記アダプタインサート部材（６，６’）の領域で閉鎖可能にさせるバルブ装置（２９）と、それぞれ液体貯留容器（１６，１７）を備えた液体ポンプ（１２，１３）を有し、前記バルブ装置（２９）のそれぞれの液体接続管（２６，２６）に接続されている少なくとも１つの、好ましくは２つのまたはそれ以上の液体供給機構（９，１０）とを含んでいる。

Description

本発明は、ハウジングシリンダと、該ハウジングシリンダ内で回転可能に駆動される少なくとも１つの可塑化スクリューと、１種類または複数種類の液体、特に着色液を前記可塑化ユニット内で可塑化されるプラスチック材に取り込むために前記ハウジングシリンダの出口側端部手前に設けられる液体供給装置とを含んでいる前記可塑化ユニットに関するものである。さらに、本発明はこのような液体供給装置にも関わる。

最初に述べておくと、一般的に言って、本発明による液体供給装置を用いると、まず第１に「顔料」をハウジングシリンダのスクリュー室に取り込むことができる。この限りでは、本発明の基底を成す問題定義、技術水準、本発明を開示する以下の説明では、わかりやすくするために、適当な構成要素の名称「顔料…」または「着色…」に含まれる「顔料」または「着色剤」について説明する。しかしながら、一般的に、溶融物の特性を変化させるものであれば、いかなる液状媒体または流状媒体をも供給することができる。

液体が着色液によって形成されているこの種の可塑化ユニットは特許文献１から知られている。この可塑化ユニットは可塑化ユニット内で調製されたプラスチック材を大理石のように色付けするために用いられる。この場合、ハウジングシリンダの出口側端部手前には、軸線方向に互いにずれている複数個の逆止弁がシリンダ壁内に設けられ、これら逆止弁には複数個の顔料供給管を介して異なる顔料が供給される。顔料の供給のため、顔料ホッパーから加圧空気顔料ポンプを用いて顔料が連行されて、種々の他の制御弁とチューブとを介して可塑化シリンダに供給される。

特許文献２は、噴射性のあるおよび／またはブロー性のあるばら材を生成するためのそれ自体公知のスクリュープレスを使用してプラスチック部品を製造する方法を開示している。この場合、可塑化されたばら材には、プレスノズルから出る直前に液相の顔料凝縮物が供給される。

特許文献３は、軸線方向に変位可能に配置され回転する可塑化噴射スクリューと、少なくとも１つの顔料容器を備えた顔料配量装置とを有する、熱可塑性プラスチック部品を製造するための射出成形機の噴射ユニットを開示している。顔料の供給は、可塑化されたばら材流に開口している噴射ノズルを介して行われる。

特許文献４からは、加圧状態で連続的に流動して押し出し機内で可塑化される粘性ばら材を自在に着色するための装置が知られている。この装置は、配量混合機構と高圧ポンプとを有している。高圧ポンプは混合顔料を押し出し機の後でそこでの圧力よりも高い圧力で粘性ばら材流に供給する。

特許文献５は、少なくとも２種類の顔料を少なくとも１種類の熱可塑性ポリマー素材と目的に応じて混合して、所定の色値をもつプラスチック射出成形部品を着色するようにした、射出成形機で使用するための混合システムを開示している。顔料は溶融工程の前、溶融工程の間、または溶融工程後にポリマー素材に供給することができる。

特許文献６は、無色の熱可塑性材を調製するための主可塑化ユニットと、有色の素材を可塑化するための副可塑化ユニットとを備えた可塑化装置を開示している。両ユニットの射出領域に接続している移行領域で、可塑化されたばら材がまとめられて混合される。

最後に、熱可塑性射出成形部品の着色と関連して、さらに他の基本的な着色技術について簡単に述べておく。たとえば、いわゆる「マスターバッチ」方式を用いて顔料の供給を行うことができ、この場合には材料ホッパー内に適当種類数の有色原料がセットされる。顔料の添加は、可塑化ユニットの充填領域で量を制御して添加することにより液体顔料を用いても行うことができる。このような液体顔料は、連続的なプロナスにおいて混合ユニットを介してインラインで添加することもできる。

２つのまったく異なる始動点は、一方では、予め着色した顆粒を材料ホッパー内で使用することにより、すでに着色した材料を処理する時点であり、他方では、浸漬塗装または顔料塗装によるプラスチック生産物の着色時点であり、これは後続のプロセスである。

上述した技術水準による多数の着色技術には大きな欠点があり、すなわち第１の顔料から第２の顔料へ転換する際に、その都度可塑化ユニット全体または使用している塗装ユニットをも交換または洗浄しなければならないことである。顔料添加をハウジングシリンダの出口側端部直前で行うようにしたシステムの場合には、この欠点はかなり解消されているものの、これに対応する技術水準が、特に非常に均一なプロセス条件（たとえば圧力および／または量）のもとで可能なかぎり迅速且つクリーンな顔料交換を行うという戦略的問題に対処していないことは明らかである。

さらに、開放型着色システムの操作は、関与する顔料の着色作用がかなり集中的であるために極めて問題であり、機械周辺が顔料で汚染されるばかりか、着色システム自体も異物により汚染されて望ましいものではない。

米国特許出願公開第２００４／０１９７４３５Ａ１号明細書 独国特許出願公開第２３６３５０３Ａ１号明細書 欧州特許第０６２３４４５Ｂ１号明細書 独国特許第１０２２３３７４Ｂ４号明細書 独国特許出願公開第１０２００６０５２０４０Ａ１号明細書 特開昭５９−０９６９３２号公報

従って本発明の課題は、液体供給装置、特に顔料供給装置を備えた可塑化ユニットを次のように構成すること、作動中に均質で完全な液体混合が行われ、洗浄の必要性が可能な限り少なく、色違いまたは着色ミスによる不良品の数量を少なくして、特に迅速でクリーンな均質な顔料交換が可能になるように構成することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載された構成によって解決される。すなわち液体供給装置、特に顔料供給装置が、
液体供給通路、特に顔料供給通路が内設されている少なくとも１つの液体接続用アダプタインサート部材、特に顔料接続用アダプタインサート材と、
シリンダ壁内に設けられ、アクセス孔を介してスクリュー室に開口している、前記液体接続用アダプタインサート部材用の、特に顔料接続用アダプタインサート材用の少なくとも１つの受容部と、
前記液体接続用アダプタインサート部材上に、特に顔料接続用アダプタインサート材上に取り付けられる、前記液体供給通路を、特に前記顔料供給通路を前記アダプタインサート部材の領域で閉鎖可能にさせるバルブ装置と、
それぞれ液体貯留容器、特に顔料貯留容器を備えた液体ポンプ、特に顔料ポンプを有し、前記バルブ装置のそれぞれの液体接続管、特に顔料接続管に接続されている少なくとも１つの、好ましくは２つのまたはそれ以上の液体供給機構、特に顔料供給機構と、
を有していることによって解決される。

本発明の利点および有利な実施態様は、前述したように、顔料供給装置に関して説明することにする。顔料供給に関わる本発明による構成によれば、アダプタインサート部材とこれに連結されているバルブ装置とを介してプロセス作動中に２種類またはそれ以上の顔料の間で運転を停止することなく交換を行うことができる。実験が示すところによると、たとえば１５ないし３０ショットの射出成形機で使用すると、射出成形された最終生産物において完全な色転換をプロセス作動中に行うことができる。

アダプタインサート部材の領域に設けた顔料供給通路に接続可能な各色用顔料供給機構を用いると、更なる色または他の色を結合することができるようにするため、着色システムは迅速、簡単に、顔料のダイレクトな接触なしに交換可能である。また、顔料供給をストップさせた状態での可塑化ユニットの長時間にわたる作動も可能である。

さらに、アダプタインサート部材を用いると、ハウジングシリンダからの対流によって、射出した顔料の間接的な予熱が行われ、これは溶融したプラスチック材への顔料の混入プロセスに好影響を与えることができる。

狭いアクセス孔を介してスクリュー室に開口しているアダプタインサート部材は、加圧状態にあるハウジングシリンダの著しい弱化を阻止するものであり、これによりハウジングシリンダの出口側端部における色結合を機械的に好適にコントロール可能である。

好ましくは、色結合の位置は、ハウジングシリンダ内で回転可能な可塑化スクリューの閉鎖システム後方に設けられ、その結果カラーピグメントを取り込むために必要な圧力はわずかであり、しかも非常に均一に維持することができる。

顔料取り込み個所で支配的な圧力を正確に検知するため、アダプタインサート部材内にダイレクトにまたは周辺にずらして、好ましくは４５゜または１３５゜ずらして、しかし他のいかなる周辺位置でもよく、或いは、アダプタインサート部材の比較的近くの周辺部でもよいが、補助的な溶融物センサおよび／または顔料圧力センサをシリンダハウジングに挿着して、色制御に関連付けてよい。理想的には、顔料取り込み個所内またはその周囲での対応する圧力センサの測定範囲は、１−５００バールの測定範囲内にある。

さらに、顔料供給機構が自ら密閉された部分システムとして構成されているので、機械設置者と液体顔料との直接的な接触が回避される。この場合、システム全体はシリンダ内部および射出成形機の金型内にある加熱通路内部に至るまで最短時間内でクリーニングすることができる。

総じて、顔料供給装置は、その機械的な構成に関して、顔料供給管内に際立ったデッドスペースのない、実質的にすべてが単一ダクト方式が採用されるように合理的に構想することができ、その結果過剰な顔料が集積し得るアンダーカット領域、エッジ、コーナーは存在しない。ポリマー混合物へのダイレクトな顔料取り込み個所も、好ましくは、たとえば閉鎖ニードルをハウジングシリンダ内壁までピン状に延設することによってデッドスペースが回避されるように構想することができる。これは迅速で滞りのない顔料交換をさらに促進させる。

本発明の有利な実施態様にによれば、顔料接続管を備えた顔料供給装置はバルブ装置内に設けられていてよい。バルブ装置には、分岐部を介して複数個の顔料供給機構が接続されている。複数種類の顔料間の交換、および、場合によっては洗浄剤供給部の接続は、顔料供給機構のそれぞれのポンプ作動を介して行われる。この場合、バルブ装置は実質的にハウジングシリンダに対して顔料供給通路を開閉するために用いられる。

顔料供給機構の代わりに、或いは、顔料供給機構に加えて、システムは１個または場合によっては複数個の洗浄剤供給機構を備えていてよい。洗浄剤供給機構は、顔料供給機構に対応して、洗浄ポンプおよび洗浄剤貯留容器を備え、顔料接続管に接続可能である。

バルブ装置の有利な実施態様として、ニードルバルブが考えられる。というのは、ニードルバルブはわずかなデッドスペースと管横断面積で作動し、バルブシートを最大限でスクリュー室の付近まで延在させることができるという前提を提供するからである。スクリュー室は、他の実施態様によれば、シリンダ壁に設けたアクセス孔の高さでも配置されている。

顔料供給通路はニードルバルブのバルブニードルのまわりに同心に配置されていてよく、その結果可能な限り直線状の供給経路と狭い管横断面積を目的として顔料供給通路は環状通路として形成されている。

有利には、バルブ装置は制御技術的に簡単にコントロール可能な空気圧駆動部を介して操作可能であるが、液圧または電気で駆動される、技術水準から公知のすべての駆動部を介しても操作可能である。バルブ装置の時間制御はプロセス設定部に対し自在に適合可能である。理想的には、ニードルバルブと顔料ポンプ／洗浄ポンプとの間に設けた圧力センサを介して顔料流を調整することができる。同様に、バルブ装置を時間をずらして開閉させることができる。最後に、ニードル閉鎖システムは顔料の予圧縮にも利用することができ、或いは、ハウジングシリンダ内の高すぎる圧力に対する安全閉鎖手段として利用することができる。この場合、有利には圧力センサは限界値設定器として利用することができる。

終端位置到達用の信号発生器を備えたニードル閉鎖しステの補助的構成は、システム全体の安全性に対し好影響を与えることができる。たとえば空気供給部で圧力が降下した時、または、ニードルシステムに機械的な問題が発生した時、プラントの停止を行なうことができる。

他の有利な実施態様に従って設けられる、ホールダを介しての空気圧駆動部とアダプタインサート部材との組み合わせにより、モジュール状の組み立てが保証されており、これは製造上の利点および保守技術上の利点をもたらす。モジュール構成は、システム全体の安定した固定、システム全体または可塑化ユニットへの顔料供給を実現させる基本固定態様の点で継続的である。

特に迅速な顔料交換のため、バルブ装置は二方弁として構成されていてよく、該二方弁を介して２つの顔料接続管を顔料供給通路と交互に結合可能である。これに関連して、ニードルバルブの形態でバルブ装置を構成するのが好都合である。ただし、バルブニードルはスクリュー室側に開口した中空のニードルシャフトを有することがあるので、これは必ずしも強制的なものではない。ニードルシャフトは少なくとも１つのシャフト穴を備えていてよく、該シャフト穴は顔料接続管と結合可能である。総じて、交換機構は可塑化ユニットのスクリュー室付近に最適に位置決めされており、その結果顔料交換の際には、顔料供給管内に残っている少量の顔料のみを排出させればよい。これに対応して洗浄の必要も少ない。

バルブ装置の有利な変形実施態様によれば、二方弁の代わりに多重バルブユニットが設けられ、該多重バルブユニットは、液体供給通路に開口している個々の液体接続管のそれぞれに、多重に設けられる（たとえば５つの）サブバルブユニットを有している。従って、液体供給通路内に設けられるメインバルブユニットは、好ましくは駆動部によって個別に互いに独立に制御可能な個々のサブバルブユニットと協働する。よって、個々のサブバルブユニットを目的に応じて適宜制御することにより、個々の顔料を互いに独立に可塑化ユニットのプラスチック溶融物に取り込むことができる。従って、１個または複数個の顔料接続管を異なる長さで開閉させることもできる。これによって非常に可変性のある顔料混合を得ることができ、顔料添加全体を簡単に非常に正確に調整することができる。好ましくはニードルバルブの形態のサブバルブユニットはその行程を調整でき、場合によってはセンサを介してその位置を監視することができる。

他の有利な実施態様によれば、液体接続管の幾何学的配置は、これら液体接続管がメインバルブ装置の鉛直軸線に対し垂直な面内で液体供給通路に開口するように選定されている。しかし、この実施態様でも、垂直からずれた角度も考えられる。このは場合、液体接続管は半円上で可塑化方向において後方に配向されていてよく、好ましくは規則的な角度間隔で配分されて開口していてよく、その結果均質な顔料添加と、複数の顔料添加を同時に行えば、集中的な混合とが実現可能である。さらに、この配置により、機械取り付け板の貫通穴に可塑化シリンダを深く沈めても、着色システム全体の衝突が避けられる。

他の有利な実施態様によれば、バルブ装置は、アダプタインサート部材内の断熱封入物内に配置され、または、該アダプタインサート部材上の絶縁板上に配置されている。これにより、たとえば感熱顔料、或いは、空気圧駆動部または電動機のような機械部品または電気部品において必要であれば、バルブ装置を、よって実質的に顔料供給システム全体を可塑化シリンダから熱的に切り離すことができる。極めて感熱性のある顔料の場合には、過剰の熱量を合目的に且つ継続的に逃がすために、場合によっては顔料供給システムをたとえば液体管を介して媒体で温度調整してよい。

アダプタインサート部材の鋼材がハウジングシリンダの鋼材よりも柔軟であるように構成することにより、アダプインサート部材の機械的損傷の場合、および、アダプタインサート部材を適宜強制的に撤去する必要がある場合に、これよりも構成が複雑で、よってより高価な可塑化シリンダが損傷することが阻止される。

さらに、アダプタインサート部材を用いると、顔料供給装置に対する最適な密封を得ることができる。すなわち、好ましくはアダプタインサート部材とハウジングシリンダの受容部との間に複数の円錐状の密封面が設けられ、これらの密封面の密封作用は、これら密封面のわずかに異なる円錐角によって改善することができる。すなわち後者のケースでは、より柔軟なアダプタインサート部材とより硬いハウジングシリンダとの間に実質的に線接触密封が得られ、これにはスクリュー室内で支配的な圧力に関して格別な利点がある。

補助的に、外側へ延在する荷重軽減穴を密封面のすぐ後方に位置するようにハウジングシリンダに設けることができる。この荷重軽減穴は、漏れの際に圧力上昇を阻止し、よってアダプタまたはハウジングシリンダの損傷を阻止する。この場合アダプタインサート部材は、好ましくは可塑化ユニットの加熱ベルトから半径方向に突出して標準工具を用いて合理的な取り付け取り外しを可能にする六角形状部を有していてよい。工具を必要としない交換システムの使用も考えられる。これも製造技術上の利点および保守技術上の利点をもたらす。

本発明によるユニットの適用自在性を向上させるため、アダプタインサート部材はブラインドプラグとして実施されていてよく、その結果顔料システム用のアクセス孔は完全に閉鎖され、可塑化シリンダは顔料を混合しない通常の可塑化ユニットのごとく作動する。

本発明は、さらに、液体供給装置、特に射出成形機、押し出し機等の可塑化ユニットのスクリュー室用の液体供給装置にも関わり、該液体供給装置は、シリンダ壁を備えたハウジングシリンダと、該ハウジングシリンダのスクリュー室内で回転可能に駆動される少なくとも１つの可塑化スクリューとを含み、前記液体供給装置は、液体を前記可塑化ユニット内で可塑化されるプラスチック材に取り込むために設けられており、さらに該液体供給装置は、
液体供給通路が内設されている少なくとも１つの液体接続用アダプタインサート部材であって、前記シリンダ壁内に設置されてアクセス孔を介して前記スクリュー室に開口している液体接続用アダプタインサート部材受容部で使用するための前記液体接続用アダプタインサート部材と、
前記液体接続用アダプタインサート部材上に取り付けられ、前記液体供給通路を前記アダプタインサート部材の領域で閉鎖可能にするバルブ装置と、
それぞれ液体貯留容器を備えた液体ポンプ（１２，１３，１１２）を有し、前記バルブ装置のそれぞれの液体接続管に接続されている少なくとも１つの、好ましくは２つまたはそれ以上の液体供給機構と、
が設けられている。

他の構成、詳細、利点は、添付の図面を用いた以下の実施形態の説明から明らかである。
塗料供給装置を備えた可塑化ユニットの全体図である。 第１実施形態における、バルブ装置を備えたアダプタインサート部材の領域での可塑化シリンダの横断面図である。 第１実施形態における、バルブ装置を備えたアダプタインサート部材の領域での可塑化シリンダの横断面図である。 第２実施形態における、バルブ装置を備えたアダプタインサート部材の領域での可塑化シリンダの部分縦断面図である。 第２実施形態における、バルブ装置を備えたアダプタインサート部材の領域での可塑化シリンダの部分縦断面図である。 ５重顔料供給装置を備えた他の実施形態における可塑化ユニットの全体図である。 図６の可塑化ユニットの平面図である。 図７の切断線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩによる可塑化シリンダの横断面図である。

図１から明らかなように、射出成形機用の図示した可塑化ユニットはハウジングシリンダ１を有し、該ハウジングシリンダ内で可塑化スクリュー２が回転可能に、且つ噴射行程のために軸線方向に変位可能に駆動される。このような可塑化ユニットの駆動態様および構成に対する詳細な説明は省略する。というのは、これに関して可塑化ユニットは通常のように構成されているからである。

図示した可塑化ユニットは種々に色づけ可能な射出成形品を製造するための射出成形機の一部であるので、この可塑化ユニットを顔料供給装置３を有し、該顔料供給装置を用いて、ハウジングシリンダ１の出口端４の手前で、ハウジングシリンダ１のスクリュー室５内で可塑化されるプラスチック材に液体顔料を取り込むことが可能である。

図２ないし図５から明らかであり、また以下で詳細に説明するように、顔料供給装置３をハウジングシリンダ１に装着するため、顔料接続アダプタインサート部材６を用いる。顔料接続アダプタインサート部材６は、ハウジングシリンダ１のシリンダ壁７に設けた受容部８にねじ込まれ、または圧入されている。なお、見やすくするためにねじ山は図示を省略した。

アダプタインサート部材６に詳細に立ち入る前に、図１を用いて個々の液体顔料および洗浄剤の供給および加圧について説明する。２種類の顔料のための２つの顔料供給機構９，１０と１つの洗浄媒体供給装置１１とが設けられている。両顔料供給機構９，１０はそれぞれ１の顔料ポンプ１２，１３を有し、該顔料ポンプは可能な限り堅牢な結合管１４，１５を介して顔料貯留容器１６，１７と結合されている。同じように、洗浄媒体供給装置内には洗浄ポンプ１８が設けられ、該洗浄ポンプは管１９を介して洗浄媒体貯留容器２０と結合されている。これらのポンプ１２，１３，１８を用いてそれぞれの媒体を高圧に設定可能である。というのは、これらの媒体はハウジングシリンダ１のスクリュー室５内の高い溶融圧に抗して取り込まねばならないからである。対応的に、ポンプ１２，１３，１８は、堅牢な管２１，２２，２３と分岐部２４とを介して、アダプタインサート部材６内に設けた媒体通路（以下では「顔料供給通路」２５と記す）に接続されている。顔料供給通路２５は、シリンダ壁７内に、ハウジングシリンダ１の長手軸線に関して半径方向に設置され、アダプタインサート部材６に関してはそのねじ込み軸線に対し同軸に設置されている。分岐部２４をアダプタインサート部材６に接続するため、顔料接続管２６が用いられる。顔料接続管２６は側部が開口している分岐部２４用接続部材２７を有している。顔料接続管２６はアダプタインサート部材６上の絶縁板２８内に設置され、絶縁板２８には全体を２９で示したバルブ装置が取り付けられている。このバルブ装置はニードルバルブ装置であり、そのバルブニードル３０は顔料供給通路２５内で同軸に変位可能に案内されている。バルブシート３３は、図２および図３から明らかなように、この単一通路解決手段においては、シリンダ壁７内のアクセス孔３１の高さにあり、該アクセス孔はわずか数ミリメートルの径を有しているにすぎない。このアクセス穴３１内にはアダプタインサート部材６のノズル状端部３２が着座し、該ノズル状端部３２はそのスクリュー室５側端面でもってシリンダ壁７の内面に対し十分の数ミリメートルだけ後退している。ノズル状端部３２のスクリュー室５に通じている内孔５３の径は、顔料媒体の粘性に応じて十分の数ミリメートルと数ミリメートルの間で変化させてよい。バルブシート３３は、絶縁板２８内に設けたガイド３４内で長手軸線方向に変位可能なバルブニードル３０の端部と協働する。このため、バルブニードル３０は連結スリーブ３５を介して空気圧駆動部３７のピストン棒３６と結合され、空気圧駆動部３７はホールダ３８と絶縁板２８とを介してアダプタインサート部材６上に取り付けられている。空気圧駆動部３７を適宜制御することにより、バルブニードル３０は、図２に示した閉鎖位置（該閉鎖位置でバルブニードル３０の下端はバルブシート３３内に着座する）から、図３の開口位置へ往復動可能である。

シリンダ壁７の受容部８内に設けたアダプタインサート部材６の機械的特性および固定に関しては、アダプタインサート部材６が基本的にはシリンダ壁７よりも柔軟な鋼材から成っていることを厳守すべきである。その利点については前述したとおりである。図２および図３の実施形態では、ノズル状端部３２に接続して円錐状の密封面３９が設けられ、該密封面はシリンダ壁７のアクセス孔３１に接続している対応する密封面３９’と協働する。図面に明確に示すことはできないが、密封面３９，３９’の円錐角はアダプタインサート部材６およびシリンダ壁７とはわずかに異なっており、その結果スクリュー室８のすぐ近くに、特に有効な線接触密封が生じる。噴射軸線に対し垂直に顔料供給装置３を正確に回転位置決めするため、アダプタインサート部材６は好ましくは嵌合ピンを介して同様に噴射軸線に対し垂直に位置決めすることができる。これらの構成要素は図面を見やすくするために図示していない。

絶縁板２８はアダプタインサート部材６を半径方向外側へ延長させており、その結果この構造部は可塑化装置の加熱ベルト（図示せず）から半径方向に突出している。絶縁板２８の六角形状４０により、アダプタインサート部材６と絶縁板２８とホールダ３８と空気圧駆動部３７とから成るアッセンブリ全体を簡単な工具で迅速に取り外すことができる。

スクリュー室５に供給されるプラスチック材を、たとえば顔料供給機構９から供給される第１の顔料で着色する場合、顔料ポンプ１２が作動し、バルブ装置２９は開いている（図３）。顔料はスクリュー室に配量されて、均一にプラスチック材に配分される。顔料交換の場合には、まず洗浄媒体供給装置１１を作動させ、その結果分岐部２４内、顔料接続管２６内、および顔料供給管２５内にある顔料が洗い流されて、洗浄媒体とともにプラスチック材を介して搬出される。次に、可塑化ユニットのショットを適当回数行った後、第２の顔料供給機構１０をその顔料ポンプ１３でもって作動させ、その結果この時点でクリーニングされている管要素（分岐部２４、顔料接続管２６、顔料供給管２５とから成る）を介して第２の顔料をスクリュー室５内へ均一に配量することができる。

図４および図５に示した実施形態が図２および図３の実施形態と異なるのは、主に、バルブ装置が二方バルブ装置４１であり、すなわち絶縁板２８内に、半径方向に対向するように、分岐部なしで２つの顔料供給システム９，１０を接続するために２つの顔料接続管２６，２６’が設けられていることである。顔料接続管２６，２６’からは、絶縁板２８内と、アダプタインサート部材６’内に同心に設けられた断熱封入物４２内とに設置された立下り管４３，４４が環状通路４５，４６に通じている。環状通路４５，４６はそれぞれ中央の顔料供給管２５の周囲に位置するように異なる軸線方向位置に配置されている。中央の顔料供給管はスリーブ状のインサート部材４７，４８内に設置され、該インサート部材はそれぞれ環状通路４５，４６を起点として顔料供給通路２５に通じている噴射ノズル４９，５０を有している。これらの噴射ノズル４９，５０も軸線方向に間隔をもった位置に設けられている。

このケースでは、二方バルブ装置４１のバルブニードル３０’は中空シャフト５１を備え、該中空シャフトの長さは、バルブニードル３０’が最大に進んだ位置でその前端が下部環状通路４６の噴射ノズル５０の後方へ戻ってこの噴射ノズル５０を開放するように選定されている。これにより、顔料は顔料供給機構１０から顔料接続管２６’と顔料供給通路２５とを介してハウジングシリンダ１のスクリュー室５内へ配量される。

顔料の交換のためには、二方バルブ装置４１をその空気圧駆動部３７を用いて作動させ、バルブニードル３０’を図５に図示した最大押し出し位置へ変位させる。これにより、バルブニードル３０’の中空シャフト５１は噴射ノズル５を閉鎖させる。第２の噴射ノズル４９はシャフト５１内のノズルオリフィス５２を介して開放され、その結果これから顔料は中空シャフト５１に進入することができ、よって顔料供給通路２５内へ進入することができる。これに対応し、この時点で第２の顔料は顔料供給機構９からスクリュー室５内へ配量される。

顔料交換の際には、中空シャフト５１内部および顔料供給通路２５内部の極めて小容量の空間のみから、所望の顔料を用いてもはや望ましくない顔料を追い出すことによって除去しさえすればよい。これは、実験が明らかにしたところによると、可塑化ユニットの比較的少数のショットで可能である。

バルブ装置２９の時間的制御は、冒頭で述べたように、プロセスコントロールに自在に適合可能である。理想的には、バルブ装置のバルブニードルと顔料洗浄ポンプ１２，１３との間に設けた圧力センサ５４（図１）を介して顔料流を調整することができる。同様に、バルブ装置２９を時間をずらして開閉することができる。また、ニードル閉鎖システムは、顔料を予め圧縮するためにも、或いは、ハウジングシリンダ１内の高すぎる圧力に対する安全閉鎖システムとしても利用することができる。この場合、圧力センサ５４を限界値設定器として利用するのが有利である。

ポリマー材の更なる圧力検知のため、ハウジングシリンダ１内には、アクセス孔３１の軸線方向位置に、ほぼ４５゜および／または１３５゜の周位置で、他の圧力センサ５４’が組み込まれている（図２および図３）。

バルブ装置２９の補助構成、または、終端位置に達するための信号発生器５５（図２ないし図５）を用いてバルブ装置を駆動するための補助構成は、システム全体の安全性に好影響を与えることができる。たとえば、空気供給部での圧力降下時、或いは、ニードルシステムに機械的問題が発生した時、プラントを停止させることができる。

最後に、アダプタインサート部材６，６’はアクセス孔３１を簡単に閉鎖させるためのブラインドプラグとして実施してもよい。

図６ないし図８には、本発明による可塑化ユニットの他の択一的な１実施形態が図示されている。以下では、図１ないし図５に対する説明を一部参照しながら説明する。この可塑化システムもハウジングシリンダ１を有しており、該ハウジングシリンダ内には、ここでは詳細に図していないが、該ハウジングシリンダ内にあるプラスチック材を溶融するための加速スクリューが回転可能に駆動されるように支持されている。ハウジングシリンダ１の出口側端部４に設けたノズルを介して、スクリュー室５内で調製されたプラスチックばら材が通常のように可塑化スクリューの噴射行程によって適当な射出成形金型内へ噴射される。

可塑化ユニットは５重顔料供給装置１０３を有し、該５重顔料供給装置を用いて、ハウジングシリンダ１の出口側端部４の手前で混合される１種類または複数種類の液体顔料を、ハウジングシリンダ１のスクリュー室５内で可塑化されるプラスチック材に取り込むことができる。

図１ないし図５の実施形態に対応して、この可塑化ユニットも顔料供給装置１０３を接続するためのアダプタインサート部材１０６を有し、該アダプタインサート部材はハウジングシリンダ１のシリンダ壁７内に設けた受容部８に挿着されている。顔料供給装置１０３のバルブ装置１２９はニードルバルブ装置として実施され、そのバルブニードル１３０は、図２および図３の実施形態に対応して、ノズル状端部１３２内のバルブシート１３３に終端を有している。バルブ装置１２９のこの領域も、図２および図３の実施形態に対応してハウジングシリンダ１のシリンダ壁７内に設けたアクセス孔３１内にある。

アダプタインサート部材１０６は、その上面において、全体を１６０で示した支持ブロックによって補完される。支持ブロック１６０は絶縁板１２８を介してアダプタインサート部材１０６上に固定されている。この支持ブロック１６０は空気圧駆動部１３７を担持し、該空気圧駆動部は顔料供給通路１２５を閉鎖するバルブニードル１３０を操作する。図６ないし図８の実施形態では、バルブ装置１２９は、半径方向にアダプタインサート部材１０６を越えてスクリュー室５内に開口している顔料供給通路１２５のための主閉鎖機構である。空気圧駆動部１３７のピストン棒１３６に対するバルブニードル１３０の結合は、たとえば図２および図３の実施形態を用いて検討し説明したのと同様に行うことができるので、もう一度説明する必要はない。

特に図６および図７から明らかなように、顔料供給装置１０３は、５種類の顔料または４種類の顔料および洗浄工程のために構成されている。このため顔料供給装置１０３は５つの顔料供給機構１０９を有し、これらの顔料供給機構はそれぞれ顔料貯留容器１１６と顔料ポンプ１１２とを含んでいる。顔料貯留容器と顔料ポンプとは支持ブロック１６０上で適当な受容孔１６１にフランジ固定され、作動時には、結合管１１４を介してそれぞれの容器１１６から取り出される顔料を各顔料ポンプ１１２に付設されたサブバルブユニット１６２内へ噴射する。顔料ポンプ１１２はその長手軸線でもって中央のバルブ軸線１６５に対し角度Ｎで傾斜して取り付けられている。

特に図８から明らかなように、各サブバルブユニット１６２もバルブニードル１６３を備えたニードルバルブとして実施され、そのバルブシート１６４は適当なバルブノズルでもってメインバルブ装置１２９の顔料供給通路１２５にダイレクトに開口している。バルブニードル１６３は顔料接続管１２６内に延在しており、該顔料接続管はメインバルブ装置１２９のバルブ軸線１６５に対し垂直な面内にある。図７から明らかなように、顔料接続管１２６および対応的にサブバルブユニット１６２は、ハウジングシリンダ１の出口側端部４とは逆の側の半円に沿って４５゜の規則的な角度Ｗで配置されている（図７を参照）。各サブバルブユニット１６２は固有の空気圧駆動部１６６によって制御され、空気圧制御部はそれぞれ支持ブロック１６０の外面に固定されている。空気圧駆動部１６６のそれぞれのピストン棒１６７に対するサブバルブユニット１６２のバルブニードル１６３の結合は、図２および図３の実施形態に対応して実施されていてよい。

図８から明らかなように、顔料供給装置１０３のこの実施形態では、他の実施形態に対応して複数個の圧力センサ１５４，１５４’，１５４”が設けられ、そのうち１つの圧力センサ１５４は適当な孔１６８を介して顔料供給通路１２５内の圧力を検知する。第２の圧力センサ１５４’はハウジングシリンダ１のシリンダ壁７内の側部に着座している。その位置は顔料供給通路１２５に対し４５゜ずらして、ハウジングシリンダ１に関し顔料供給通路１２５と同じ長手軸線方向位置にある。図８で圧力センサ１５４’に関して図示したように、圧力センサ１５４，１５４’の横に、他の圧力センサをそれぞれ個別のサブバルブユニットに配置してよい。

要約すると、顔料供給装置１０３は顔料供給通路を有し、該顔料供給通路は１つないし５つの個々の顔料供給機構１０９を有することができる。これに対応して、顔料供給装置１０３はその都度の要請条件に自在に適合される。すなわち、支持ブロック１６０には、その都度必要な数量の、対応的なサブバルブユニット１６２を備えた顔料供給機構１０９を取り付けることができる。必要としない顔料接続管１２６は適当な閉鎖プラグで閉鎖される。このように顔料ポンプシステム全体はモジュール状に構成されている。

溶融物への顔料供給は、図６ないし図８の実施形態では、これ以前に説明した実施形態に対応して、可塑化ユニットのハウジングシリンダ１の逆流阻止部のすぐ後方で行われる。

メインバルブ装置１２９は、バルブ装置２９に対応して、その閉鎖端部でもってシリンダ内側面のすぐ近くに位置決めされており、その結果弁１２９が閉じると、開口口部にはプラスチック残滓物が実質的に残らない。メインバルブニードル１３０は移動経路内で位置調整可能であり、その結果バルブギャップ幅を変更可能である。監視のための経路上の位置は、ニードル位置の継続的なコントロールに用いられる。

図６ないし図８の実施形態における顔料ポンプ１１２も、ポンプ出口の下端に設けた安全閉鎖部１６９を用いて個別に非常に迅速且つ簡単に交換可能である。他の構造的詳細、たとえばアダプタインサート部材１０６の鋼材の柔軟性、絶縁板１２８を用いた断熱、個々のバルブの円錐状密封面、固有の顔料ポンプ１１２を備えた外部の別個の顔料容器１１６などは、本実施形態でも前述の利点を備えている。

Claims (17)

1. 射出成形機、押し出し機等の可塑化ユニットであって、
   ハウジングシリンダ（１）と、
   該ハウジングシリンダ内で回転可能に駆動される少なくとも１つの可塑化スクリュー（２）と、
   １種類または複数種類の液体、特に着色液を前記可塑化ユニット内で可塑化されるプラスチック材に取り込むために前記ハウジングシリンダ（１）の出口側端部（４）手前に設けられる液体供給装置（３）と、
   を含んでいる前記可塑化ユニットにおいて、
   液体供給通路（２５，１２５）が内設されている少なくとも１つの液体接続用アダプタインサート部材（６，６’，１０６）と、
   前記シリンダ壁（７）内に設けられ、アクセス孔（３１）を介してスクリュー室（５）に開口している、前記液体接続用アダプタインサート部材（６，６’，１０６）用の少なくとも１つの受容部（８）と、
   前記液体接続用アダプタインサート部材（６，６’，１０６）上に取り付けられる、前記液体供給通路（２５，１２５）を前記アダプタインサート部材（６，６’，１０６）の領域で閉鎖可能にさせるバルブ装置（２９，１２９）と、
   それぞれ液体貯留容器（１６，１７，１１６）を備えた液体ポンプ（１２，１３，１１２）を有し、前記バルブ装置（２９，１２９）のそれぞれの液体接続管（２６，２６’，１２６）に接続されている少なくとも１つの、好ましくは２つのまたはそれ以上の液体供給機構（９，１０，１０９）と、
   が設けられていることを特徴とする可塑化ユニット。
2. 前記バルブ装置（２９，１２９）の前記液体接続管（２６，２６’，１２６）に分岐部（２４）を介して複数個の前記液体供給機構（９，１０）が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の可塑化ユニット。
3. 洗浄ポンプ（１８）と洗浄媒体貯留容器（２０）とを備えた洗浄媒体供給装置（１１）を前記液体接続管（２６，２６’）に接続可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の可塑化ユニット。
4. 前記スクリュー室（５）に通じるノズル状端部（３２）の内孔（５３）の径が、液体媒体の粘性に応じて十分の数ミリメートルと数ミリメートルの間で変更可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
5. 好ましくは空気圧駆動部（３７）により操作可能な前記バルブ装置（２９，１２９）がニードルバルブ（３０，３０’，１３０）を有し、該ニードルバルブのバルブシート（３３，１３３）が好ましくは前記シリンダ壁（７）内の前記アクセス孔（３１）の高さに配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
6. 前記バルブ装置（２９）が二方バルブ装置（４１）であり、該二方バルブ装置を介して前記２つの液体接続管（２６，２６’）を交互に前記液体供給通路（２５）と結合可能であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
7. 前記ニードルバルブ（３０’）が前記スクリュー室（５）側に開口する中空のニードルシャフト（５１）を有し、該ニードルシャフトが少なくとも１つのシャフト穴（５２）を介して交互に前記液体接続管（２６，２６’）の一方と結合可能であり、これと同時に他方の液体接続管（２６，２６’）は閉鎖されていることを特徴とする、請求項５に記載の可塑化ユニット。
8. 多重バルブユニットが設けられ、該多重バルブユニットが、前記液体供給通路（１２５）を前記スクリュー室（５）に対し閉鎖させるメインバルブ装置（１２９）と、前記液体供給通路（１２５）に開口している個々の前記液体接続管（１２６）内に設けた多重の、好ましくは５重のサブバルブユニット（１６２）とを含んでいることを特徴とする、請求項５に記載の可塑化ユニット。
9. 前記サブバルブユニット（１６２）が駆動部（１３７）によって個別に互いに独立に制御可能であることを特徴とする、請求項８に記載の可塑化ユニット。
10. 前記液体接続管（１２６）が前記メインバルブ装置（１２９）のバルブ軸線（１６５）に対し垂直な面内で前記液体供給通路（１２５）に開口していることを特徴とする、請求項８または９に記載の可塑化ユニット。
11. 前記液体接続管（１２６）が半円にわたって、好ましくは可塑化方向において後方へ配向されて、且つ規則的な角度間隔（Ｗ）で配分されて、前記液体供給通路（１２５）に開口していることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
12. 前記バルブ装置（２９，１２９）が、前記アダプタインサート部材（６’）内の断熱封入物（４２）内に配置され、または、該アダプタインサート部材（６，１０６）上の絶縁板（２８，１２８）上に配置され、および／または、前記アダプタインサート部材（６；１０６）において継続的に放熱するための温度調整ユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
13. 前記アダプタインサート部材（６，６’，１０６）の鋼材が前記ハウジングシリンダ（１）の鋼材よりも柔軟であることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
14. 前記アダプタインサート部材（６，６’，１０６）と前記ハウジングシリンダ（１）の前記受容部（８）との間に複数の円錐状の密封面（３９，３９’，１３９）が設けられ、それらの円錐角が、実質的に線接触密封を得るために、わずかに異なっており、好ましくは０．５゜と５゜の間の角度だけ異なっていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
15. 圧力センサ（５４，５４’，１５４，１５４’，１５４”）が設けられ、該圧力センサは、
    供給される液体の流動圧を検知するために、前記バルブ装置（１２９）内、または、前記バルブ装置（１２９）とそれぞれの液体ポンプ（１２，１３）との間に配置され、および／または、
    前記アクセス孔（３１）の軸線方向位置に、または、前記アクセス孔（３１）からずれた周位置の付近に配置されている、
    ことを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
16. 前記バルブ装置（２９）の開弁状態および／または閉弁状態を検知するための信号発生器（５５）が設けられていることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の可塑化ユニット。
17. 液体供給装置、特に請求項１から１６までのいずれか一つに記載の可塑化ユニットで使用するための液体供給装置であって、前記可塑化ユニットが、シリンダ壁（７）を備えたハウジングシリンダ（１）と、該ハウジングシリンダのスクリュー室（５）内で回転可能に駆動される少なくとも１つの可塑化スクリュー（２）とを含み、前記液体供給装置（３，１０３）は、１種類または複数種類の液体を、特に着色液を、前記可塑化ユニット内で可塑化されるプラスチック材に取り込むために設けられている前記液体供給装置において、
    液体供給通路（２５，１２５）が内設されている少なくとも１つの液体接続用アダプタインサート部材（６，６’，１０６）であって、前記シリンダ壁（７）内に設置されてアクセス孔（３）を介して前記スクリュー室（５）に開口している液体接続用アダプタインサート部材受容部（８）で使用するための前記液体接続用アダプタインサート部材（６，６’，１０６）と、
    前記液体接続用アダプタインサート部材（６，６’，１０６）上に取り付けられ、前記液体供給通路（２５，１２５）を前記アダプタインサート部材（６，６’，１０６）の領域で閉鎖可能にするバルブ装置（２９，１２９）と、
    それぞれ液体貯留容器（１６，１７，１１６）を備えた液体ポンプ（１２，１３，１１２）を有し、前記バルブ装置（２９，１２９）のそれぞれの液体接続管（２６，２６’，１２６）に接続されている少なくとも１つの、好ましくは２つまたはそれ以上の液体供給機構（９，１０，１０９）と、
    が設けられていることを特徴とする液体供給装置。

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