JPH0794140B2 - 濃厚顔料の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術的背景 本発明は一般に熔融押出機中に添加剤を導入する方法に
関する。より詳細には、熔融押出機中で加工されている
キャリヤー重合体中への濃厚顔料（color concentrat
e）を添加する方法における該濃厚顔料を形成する方法
に関する。

本発明を要約すれば、濃厚顔料の連続したストランドを
スクリュー式熔融重合体押出機の供給区域中に計量添加
し、そこで押出機のハウジングに対向して回転している
羽根の剪断力によりペレットとして切断し、これらのペ
レットを押出機中で着色されるべき熱可塑性重合体と混
合し、次いでこの混合物を熔融し、有用な物品、例えば
織物又はカーペット用を最終用途とする繊維として押出
す方法における濃厚顔料の形成方法であって、その特徴
は顔料を熱可塑性重合体と配合し、該配合された材料を
熔融し、そして熔融した該配合材料を連続したストラン
ドとして押出後、単位長さ当たりの重量を一定とした状
態でスプール上に巻き取ることである。濃厚顔料は最初
に連続したストランドとして成形され、引き続き重合体
押出機中に計量添加されるためにスプール上で貯蔵する
ことが便利である。

熱可塑性重合体は濃厚顔料を添加することにより屡々熔
融状態で着色される。濃厚顔料はキャリヤー重合体中に
おける着色剤の濃厚分散物であり、キャリヤー重合体は
着色すべき重合体と同一か又は相溶性かのどちらかであ
る。熱可塑性重合体に濃厚顔料を添加するためには幾つ
かの既知の方法がある。

一つの方法は容量又は重量式ペレット供給装置を用い
て、重合体押出供給のスロート（throat）部にペレット
化した濃厚顔料を計量添加することである。容量方式は
得られる重合体の色調の良好な均一性を達成するために
は、充分な正確性を欠いている。重量式供給機は色調の
均一性については容量式供給機よりも改善されている
が、機械的に複雑で、それにより経費を要し、正確な制
御を維持することが困難である。

熱可塑性重合体に濃厚顔料を添加する既知の別な方法
は、最初に濃厚顔料を熔融し、熔融した濃厚顔料を熱可
塑性重合体中に計量添加することである。この方法は熱
可塑性重合体中への濃厚顔料の正確な計量を与え、それ
により色調の良好な均一性が得られる。しかし、熔融添
加装置の経費は高く、且つ濃厚顔料の分散が充分な水準
に達することが往々にして困難である。

英国特許第1,119,199号により、押出機のスロート部に
隣接して位置する回転式切断機にストランド状の濃厚顔
料を計量添加することも既知である。回転式切断機は濃
厚顔料からペレットを形成し、それが押出機に入って熱
可塑性重合体と混合する。この方法によりペレットを押
出機中に計量添加することが幾分か正確になるが；しか
し押出機に添加する前に濃厚顔料を変形させることを要
する。

熱可塑性重合体に濃厚顔料を添加する既知の方法におい
ては、濃厚顔料を熔融状態まで加熱するか、又はペレッ
ト状に切断することにより、濃厚顔料を変形させること
が常時必要である。

本発明の概要 本発明はスクリュー式熔融押出機中で加工される熱可塑
性重合体に濃厚顔料を添加する方法であって、押出機バ
レルへの入口に連続的ストランドとして濃厚顔料を供給
し、そして押出機バレルへの入口によってバレル表面に
形成された縁部に対する押出機スクリューの作用によ
り、ストランドをペレット状に切断することから成る方
法において、顔料を熱可塑性重合体と配合し、該配合さ
れた材料を熔融し、そして熔融した該配合材料を連続す
るストランドとして熔融押出し、次いでストランドを単
位長さ当たりの重量を一定とした状態でスプール上に巻
き取ることからなる熱可塑性重合体の着色用の濃厚顔料
の形成方法である。

例示された具体化の詳細な説明 本発明の濃厚顔料の連続したストランドが、押出機のハ
ウジングに対向して回転している羽根の剪断力により、
ペレットとして切断される、スクリュー式熔融押出機の
供給区域中に計量添加される。これらのペレットは着色
すべき熱可塑性重合体と押出機内で混合され、次いでこ
の混合物は計量され、そして例えば織物又はカーペット
用を最終用途とする繊維のような有用な製品として押出
される。

更に、濃厚顔料は最初に連続的ストランドとして成形さ
れ、そして引き続き重合体押出機中に計量添加されるた
めにスプール上に貯蔵されることが便利である。

本発明の濃厚顔料を熱可塑性重合体の着色用に使用する
場合に有用なスクリュー式熔融押出機は一軸スクリュー
又は二軸スクリュー式のものである。これらの押出機は
一般に熱可塑性重合体フレーク又はペレットを供給区域
から押出機の熔融区域へ移動させる目的のために、機内
で長手方向に位置する回転可能なスクリューを備えたバ
レル ハウジングを有している。スクリューはハウジン
グ内の長手方向に取り付けられ、回転可能であり、回転
軸の周囲に螺旋状に位置し、軸の表面からバレル ハウ
ジングの壁面に接触する位置まで突出している羽根を有
する回転軸から成っている。操作の際に、羽根はバレル
の内側表面を擦る。本発明の連続的ストランド状の濃厚
顔料は押出機ハウジング内の開口部を通って供給され、
そこで回転軸上に位置する羽根がストランドと接触し、
羽根の縁部と、後に詳細に説明されるようなストランド
入口の区域のバレル ハウジングとの間でストランドを
切断する。

第１図は本発明において有用な連続ストランド状濃厚顔
料を製造する方法を示す。顔料のような着色材料は、混
合機10、例えばバンバリ（Banbury）・ミキサー中で、
ナイロン又はポリエチレンのような熱可塑性重合体と配
合される。一回分の顔料及び熱可塑性重合体は徹底的に
ブレンドされ、次いで押出機12に移送されてそこで熔融
され、押出機から濃厚顔料の凝集物を除去するために選
別濾過器14を通過させることができる。次いで計量ポン
プ15は熔融物を押出ダイ16に移送し、そこから濃厚顔料
ストランド30が押出される。個々のストランド30は急冷
浴18を通過し、ピン24、26により案内され、濃厚顔料の
単一なマルチ−ストランド ケーブル（cable）34を形
成する。ケーブル34は単位長さ当たりの重量を一定値に
保つために、ニップ ロール35、37により正確に計量さ
れ、（単位長さ当たりの重量を一定値に保つためには、
一定時間内に押し出される濃厚顔料ストランドの量（ポ
ンド／時間）と、それを取り上げる速度（メーター／
分）が一定であることが必要である。この場合、押し出
される濃厚顔料ストランドの量は一定であり、従ってニ
ップロール35および37はマルチ−ストランドケーブル34
を単位長さ当たりの重量を一定にするために、その回転
速度を一定に保つことによって取り上げる速度を一定に
制御するために使用される。）次いでスプール28上に巻
き取られる。濃厚顔料ケーブルの単位長さ当たりの重量
を調節することは、着色される熱可塑性重合体の色調の
良好な均一性を確保するために重要である。ロール35、
37は平滑であってもよいから、ケーブルの正確な計量を
可能とするために、刻み目をつけ（knurl）又はざらつ
きをつける（tooth）ことができる。ストランド及びそ
の後のケーブルの直径は、スプール上の巻取り性が確保
されるように、可撓性に対し最適のものとされる。スプ
ール28は重合体の着色工程に際し、連続的な濃厚顔料を
提供するために、後に使用することができる。ケーブル
34は急冷浴18を通過するとき、案内ロール22、20はまだ
粘着性のある間に個々の濃厚顔料ストランドを互いに圧
縮し、それによりケーブル34中のストランドの凝集性を
向上させるために使用することができる。ロール22、20
は平滑であってもよいから、ロール間を通過する際にス
トランドが相互に粘着することを容易にするために、刻
み目をつけ又はざらつきをつけてもよい。

上記のマルチ−ストランド ケーブル法以外に、比較的
柔軟性の顔料と熱可塑性重合体との配合物を用いて、又
は比較的小幅の直径のストランドを用いて、単一−スト
ランドを押出し、後で使用するためにこのストランドを
スプール上に巻き取ることも可能である。

第２及び４図は熱可塑性重合体に濃厚顔料の連続したケ
ーブルを添加するための夫々異なった具体化を描いたも
のである。いずれの具体化においても、濃厚顔料ストラ
ンドを回転するスクリューの羽根及びバレルの内部表面
の間で切断できる、押出機の供給区域中に導入すること
が重要である。濃厚顔料は押出機中に導入される時に、
濃厚顔料が明らかにペレットに切断できる程度の脆性を
有することが必要である。一般に押出機の供給区域は、
重合体フレーク、濃厚顔料又は追加成分が熔融に先立っ
て添加される押出機の部分である。

第２図においては熱可塑性重合体フレーク41は、慣用の
一軸スクリュー型スクリュー式熔融押出機にフラッド供
給（flood−feed）するホッパー44中に装入される。単
一ストランド又はマルチ−ストランド状の濃厚顔料38は
スプール36から計量ロール40、42を経て押出機45の供給
区域中に供給される。押出機45内で、濃厚顔料は下記に
記載されるようにペレットに切断され、引き続き着色す
べき熱可塑性重合体と同時に混合され、且つ同時に熔融
される。移送系統57中に押出された後、この着色された
重合体は計量ポンプ58により移送系統59を通って紡糸口
金60aを有する紡糸容器60に送られ、個々のフィラメン
ト62として押出され、引き続きボビン64上にマルチ−フ
ィラメントのストランドとして集積される。マルチ−フ
ィラメントのストランドは織物又はカーペット用として
有用である。

ロール40、42による濃厚顔料の添加は計量ポンプ58の出
口だけ、又はボビン64上のストランドの色と一緒に監視
することにより制御される。プログラム可能な論理制御
装置（アレン・ブラッドレー［Allen Bradley］製の形
式番号５−15）のような制御装置66は、計量ポンプ58か
らモーター速度の信号を受け取る。制御装置66はモータ
ー制御駆動70（アレン・ブラッドレー製の形式番号1332
のような）に信号を送り、続いてロール40、42の速度を
調節する。制御装置66が計量ポンプの押出量の変化を知
覚すれば、比例してロール40、42の速度を変えるように
モーター制御装置70に信号を送る。更に、オフ−ライン
（off−line）の色調監視装置68（アプライド・カラー
・システム［Applied Color System］社製の形式番号18
00のような）が、新しく巻き取られたボビン69のストラ
ンドの色調濃度レベルの高低を指示するために使用する
ことができる。色調監視装置68が色調濃度の限度量以上
を指示すれば、制御装置66は計量ロール40、42の速度を
減少させるよう信号を送ることができる。反対に色調監
視装置68が色調濃度の量が低いことを指示すれば、制御
装置66はロール40、42の速度を増大させるよう信号を送
ることができる。一つ又は多くの下流側の工程条件に従
って供給ロール40、42の速度を制御することにより、色
調の優れた均一性を有する製品を得ることができる。

第２図の線３−３で切った断面図を示す第３図は、押出
機45への濃厚顔料の装入（infeed）を示している。濃厚
顔料38はロール40、42により押出機45中に計量添加され
る。濃厚顔料38は案内管48を通過して押出機45に入る。
案内管48は押出機バレルの壁52を貫通して濃厚顔料を案
内する。案内管48は各種の長さのものであってもよく、
それによってロール40、42が押出機45の壁52から或距離
に位置することが可能となる。ロール40、42が押出機45
から離れて位置すれば、案内管48は濃厚顔料が押出機に
入る際に腰折れすることを抑制する。案内管に不活性ガ
スを添加すれば、必要に応じ案内管から酸素を除去する
ことができる。濃厚顔料38が押出機45に入る際に、回転
するスクリュー54の螺旋状の羽根55と、入口48とバレル
52の内部表面52aの交差により形成された縁部53との間
で、濃厚顔料が切断され、濃厚顔料粒子50が生じる。切
断表面53、55は加熱又は被覆等の既知の技術により使用
し易いように硬化されることが普通である。

第４及び５図は、典型的な二軸スクリュー型スクリュー
式熔融押出装置である押出機114中への濃厚顔料104の添
加を示す他の具体化の実例である。濃厚顔料104は案内
管108を通して押出機114中にロール101、102によって計
量添加される。濃厚顔料104が押出機114に入る際に、回
転スクリュー106の羽根120とバレル ハウジング縁部11
8の間で切断され、濃厚顔料の粒子112が生じる。濃厚顔
料の添加と同時に、熱可塑性重合体フレーク110は、フ
レークをホッパー96及び分配箱（distribution box）94
から管98に沿って運搬する螺旋状の羽根122を有する、
回転するオーガー（auger）の作用により押出機114中に
供給され、次いでフレークは供給管115を通って押出機1
14中に入れられる。オーガー124はモーター92により駆
動される。

第６図はストランド又はケーブルの形状の多数の別個の
濃厚顔料が同時に押出機に供給される別な具体化を示
す。濃厚顔料88、90はスプール72、74から供給され、ロ
ール40、42により押出機47中に一緒に供給される。熱可
塑性重合体はホッパー44に入れられ、そこから押出機47
に入り、濃厚顔料と互いに混合される。押出後、計量ポ
ンプ58により着色された重合体は紡糸口金60aに計量添
加され、そこで引き続きマルチフィラメントとして押出
され、ボビン64上にマルチフィラメントとして集積され
る。

本文に記載されたようにして製造された着色された熱可
塑性重合体は多くの用途を有し、特に織物及びカーペッ
ト工業用の合成繊維として有用である。

一般に本文に記載された方法は、製品の成形の前に、未
着色の熱可塑性プラスチックを濃厚顔料と予備混合又は
混合する、上記のような押出法並びに金型成形法、吹き
込み成形法等を含む熱可塑性重合体材料を製造する多数
の方法で使用に便利な濃厚顔料を提供する。

第７図はストランド又はケーブル状の多数の濃厚顔料が
押出機に計量添加される方法を示す。濃厚顔料88、90は
スプール72、74から引き取られ、ロール78、80及び82、
86により案内管76、84を通って押出機46に計量添加され
る。熱可塑性重合体はホッパー44に入れられ、引き続き
押出機46に送出され、そこで濃厚顔料と混合される。押
出された着色重合体は計量ポンプ58により紡糸口金60a
に計量添加され、そこでマルチフィラメントとして押出
され、ボビン64上にマルチフィラメント ストランドと
して巻き取られる。濃厚顔料88、90は異なった色であっ
てもよい。図示されたものと一緒に、更にボビン及び濃
厚顔料を追加することもできる。多数の濃厚顔料を追加
することによって選択性に高度の融通性が生じる結果と
なり、熱可塑性重合体の色調の微妙な調節を行うのに便
利である。濃厚顔料の多数の末端を個々に計量添加すれ
ば、更に熱可塑性重合体の色調の調節に役立つ。

本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。

1.バレル内で回転する駆動されたスクリューを有し、該
スクリューがバレルの内部表面と接触する羽根を有し、
そこで濃厚顔料ペレットが該バレルに入る前にスクリュ
ー式熔融押出機内の重合体と混合される、スクリュー式
熔融押出機中で熱可塑性重合体を着色する方法におい
て、該スクリュー式熔融押出機の入口に該濃厚顔料を連
続的ストランドとして供給源から送出すること；該バレ
ルの内側表面と共に縁部を形成している該入口を経由し
て該ストランドを該バレル中に通すこと；及び該羽根と
該押出機のバレル内の該縁部の間で該ストランドをペレ
ットに切断することから成る改良方法。

2.該供給源が該連続的ストランドをその上に巻き取った
スプールである上記１に記載の方法。

3.該供給源が異なった色の連続的ストランド材料の多数
のスプールである上記２に記載の方法。

4.顔料を熱可塑性重合体と配合し、該配合された材料を
熔融し、そして熔融した該配合材料を連続したストラン
ドとして押出す工程を含む濃厚顔料を形成する方法にお
いて、該連続ストランドを押出後、単位長さ当たりの重
量を一定とした状態でスプール上に巻き取ることから成
る改良方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は濃厚顔料をスプール上に巻き取られたストラン
ドとして成形する方法を説明する略図である。 第２図は濃厚顔料をスクリュー式熔融押出機にスプール
からストランドとして計量添加する方法を説明する略図
である。 第３図は一軸スクリュー型のスクリュー式熔融押出機中
への濃厚顔料の添加を示す、第２図の線３−３で切った
第２図の部分的拡大断面図である。 第４図は濃厚顔料をスクリュー式熔融押出機にスプール
からストランドとして添加する方法の別な具体化を説明
する略図である。 第５図は本発明の別な具体化を示す第４図の線５−５に
沿って切った第４図の部分的拡大断面図である。 第６図は熱可塑性重合体を着色する工程中に、多色濃厚
顔料の同時添加を説明する略図である。 第７図は熱可塑性重合体を着色する工程中に、多色濃厚
顔料の別個添加を説明する略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】顔料を熱可塑性重合体と配合し、該配合さ
   れた材料を熔融し、そして熔融した該配合材料を連続し
   たストランドとして押出す工程を含む濃厚顔料を形成す
   る方法において、該連続ストランドを押出後、単位長さ
   当たりの重量を一定とした状態でスプール上に巻き取る
   ことから成ることを特徴とする熱可塑性重合体の着色用
   の濃厚顔料を形成する方法。