(57)【要約】本発明は、着色されたプラスチック融解物（Ｓ１）及び着色されていないプラスチック融解物（Ｓ２）を製造するための装置（１）及び方法に関するものであり、それは、マルチシャフトスクリューマシン（２）、第１の投入装置（３）、第２の投入装置（４）、及び、着色されたプラスチック融解物（Ｓ１）を製造するための第１の駆動モード（Ｂ１）及び着色されていないプラスチック融解物（Ｓ２）を製造するための第２の駆動モード（Ｂ２）の間の選択を行うための制御装置（５）を有しており、その際、第１の投入装置（３）は第１の供給開口部（１６）を通ってマルチシャフトスクリューマシン（２）のハウジング（６）内へ未着色のプラスチック材料（Ｍ）を供給するために利用され、また、第２の投入装置（４）は第２の供給開口部（１７）を通ってこのハウジング（６）内へ少なくとも着色剤（Ｆ）を供給するために利用される。それにより、完結で柔軟でそして経済的な、着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物の選択的な製造が可能となることが見込まれる。
2019528194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を製造するための装置において、
−プラスチック融解物（Ｓ１、Ｓ２）を準備するためのマルチシャフトスクリューマシン（２）を有しており、当該マルチシャフトスクリューマシン（２）が
−−ハウジング（６）、
−−前記ハウジング（６）内に形成され、互いに重なり合う少なくとも２つのハウジング孔（７、８）、
−−少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）へ合流する、第１の供給開口部（１６）及び第２の供給開口部（１７）、及び、
−−前記ハウジング孔（７、８）内に回転駆動可能に配設された少なくとも２つの処理要素シャフト（９、１０）
を備えていること、
−前記第１の供給開口部（１６）を通って少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）内へ未着色のプラスチック材料（Ｍ）を供給するための第１の投入装置（３）を有していること、
−前記第２の供給開口部（１７）を通って少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）内へ着色剤（Ｆ）を供給するための第２の投入装置（４）を有していること、及び
−着色されたプラスチック融解物（Ｓ１）を製造するための第１の駆動モード（Ｂ１）及び着色されていないプラスチック融解物（Ｓ２）を製造するための第２の駆動モード（Ｂ２）の間の選択を行うための制御装置（５）を有していること、
を特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記制御装置（５）が以下のように形成されていること、すなわち
−前記第１の駆動モード（Ｂ１）では、前記第２の投入装置（４）を用いて少なくとも前記着色剤（Ｆ）を前記第２の供給開口部（１７）を通って少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）内へ、そして、複数の前記投入装置（３、４）のうちの少なくとも一方を用いて未着色のプラスチック材料（Ｍ）を供給可能であるように、また、
−前記第２の駆動モード（Ｂ２）では、前記第１の投入装置（３）を用いて前記未着色のプラスチック材料（Ｍ）を前記第１の供給開口部（１６）を通って少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）内へ供給可能であるように、
形成されていること、
を特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
前記第２の投入装置（４）が、前記第２の供給開口部（１７）内へ合流する１つの供給機（１９）を有していること、
を特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記供給機（１９）がシングルシャフトミキサーマシンとして形成されており、当該供給機（１９）に１つの着色剤投入ユニット（２０）及び１つのプラスチック材料投入ユニット（２１）が上流側に配置されていること、
を特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置において、
前記供給機（１９）がダブルシャフトミキサーマシンとして形成されており、当該供給機（１９）に１つのマスターバッチ投入ユニット（５０）が上流側に配置されていること、を特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の装置において、
前記処理要素シャフト（９、１０）がそれらの間にギャップ（３７）を形成しており、当該ギャップ（３７）の幅Ａ１について、前記処理要素シャフト（９、１０）の外径Ｄに対する比率に関して、０．００３≦Ａ１／Ｄ≦０．０５、特には、０．００４≦Ａ１／Ｄ≦０．０３５、また特には、０．０１１≦Ａ１／Ｄ≦０．０２、の関係が成り立つこと、
を特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の装置において、
前記処理要素シャフト（９、１０）が前記ハウジング（６）のハウジング内壁部（３６）と共にギャップ（３８）を形成しており、当該ギャップ（３８）の幅Ａ２について、前記処理要素シャフト（９、１０）の外径Ｄに対する比率に関して、０．００４≦Ａ２／Ｄ≦０．０３、特には、０．００５≦Ａ２／Ｄ≦０．０２５、また特には、０．０１２≦Ａ２／Ｄ≦０．０１９、の関係が成り立つこと、
を特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の装置において、
前記第２の供給開口部（１７）が搬送方向（１８）において前記第１の供給開口部（１６）に対して下流側に配設されていること、
を特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
少なくとも２つの前記処理要素シャフト（９、１０）がそれぞれに１つのシャフト（３２、３３）を有しており、また、前記供給開口部（１６、１７）の間でスクリュー要素（３４、３４’）が前記シャフト（３２、３３）上に回転固定的に配設されていること、
を特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の装置において、
少なくとも２つの前記処理要素シャフト（９、１０）がそれぞれに１つのシャフト（３２、３３）を有しており、また、前記供給開口部（１６、１７）の間で混練要素（３５、３５’）が前記シャフト（３２、３３）上に回転固定的に配設されていること、
を特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載の装置において、
少なくとも２つの前記処理要素シャフト（９、１０）がそれぞれに１つのシャフト（３２、３３）を有しており、また、前記供給開口部（１６、１７）の下流側でスクリュー要素（３４、３４’）及び混練要素（３５、３５’）が前記シャフト（３２、３３）上に回転固定的に配設されていること、
を特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか一項に記載の装置において、
前記第２の供給開口部（１７）を閉鎖するための閉鎖要素（３９）
を特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記閉鎖要素（３９）が閉鎖要素駆動部（４２）を用いて操作可能であること、
を特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の装置において、
前記閉鎖要素（３９）が１つの閉鎖壁部（４７）を有しており、当該閉鎖壁部（４７）がハウジング内壁部（３６）に対応的に形成されており、また、前記ハウジング孔（７、８）の少なくとも一方を画定すること、
を特徴とする装置。
【請求項１５】
着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を製造するための方法において、以下の工程を有していること、すなわち、
−以下のようなマルチシャフトスクリューマシン（２）を準備する工程、すなわち、
−−ハウジング（６）、
−−前記ハウジング（６）内に形成され、互いに重なり合う少なくとも２つのハウジング孔（７、８）、
−−少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）へ合流する、第１の供給開口部（１６）及び第２の供給開口部（１７）、及び、
−−前記ハウジング孔（７、８）内に回転駆動可能に配設された少なくとも２つの処理要素シャフト（９、１０）、
を備えているマルチシャフトスクリューマシン（２）を準備する工程
−第１の投入装置（３）及び第２の投入装置（４）を準備する工程、
−制御装置（５）を用いて着色されたプラスチック融解物（Ｓ１）を製造するための第１の駆動モード（Ｂ１）及び着色されていないプラスチック融解物（Ｓ２）を製造するための第２の駆動モード（Ｂ２）の間の選択を行う工程であって、
−−前記第１の駆動モード（Ｂ１）では、前記第２の投入装置（４）を用いて少なくとも着色剤（Ｆ）が前記第２の供給開口部（１７）を通って少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）内へ供給され、そして、複数の前記投入装置（３、４）のうちの少なくとも一方を用いて未着色のプラスチック材料（Ｍ）が供給される工程にして、また、
−−前記第２の駆動モード（Ｂ２）では、前記第１の投入装置（３）を用いて未着色のプラスチック材料（Ｍ）が前記第１の供給開口部（１６）を通って少なくとも２つの前記ハウジング孔（７、８）内へ供給される工程、及び、
−前記マルチシャフトスクリューマシン（２）及び前記投入装置（３、４）を選択された駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）で駆動する工程、
を有していること、
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、ヨーロッパ特許出願である特許文献１の優先権を主張するものであり、関連付けによりその内容は本願にも含まれる。
【０００２】
本発明は、色付されたプラスチック融解物及び色付されていないプラスチック融解物を製造するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
特許文献２からは、プラスチック融解物からプラスチック顆粒を製造するための装置及び方法が知られている。スクリューマシンを用いて生産されるプラスチック融解物はプラスチックストランド（プラスチック細棒）の形態で押し出され、また、水中造粒機（水中顆粒化装置）を用いて顆粒化される。その種の装置は、着色されたプラスチック顆粒を製造するためにのみ、又は、着色されていないプラスチック顆粒、すなわち自然な色のプラスチック顆粒を製造するためにのみ、用いられる。着色されたプラスチック融解物を製造する際に用いられる着色剤がその後に製造される未着色のプラスチック融解物を汚染するかもしれないので、着色されたプラスチック顆粒及び着色されていないプラスチック顆粒の選択的な製造は不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＥＰ  １６  １８４  ５４７．４
【特許文献２】ＤＥ  １０  ２００４  ００２  ４０１  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、簡潔、柔軟且つ経済的な様態で、着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を選択的に製造することを可能とする装置を創出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を有する装置によって達成される。本発明に従い、以下のことが明らかになった、すなわち、マルチシャフトスクリューマシンが、少なくとも２つのハウジング孔及びその内に配設されている少なくとも２つの処理要素シャフトの領域において、十分な自己クリーニング性を有してはいるが、少なくとも２つのハウジング孔への着色剤（着色料、染料）の供給は、残留している染料による色付けされていないプラスチック融解物の汚染を避けるために、別々に行わなければならないことが、明らかになった。２つの別々の供給開口部を通って、未着色のプラスチック融解物を準備或いは製造するための未着色のプラスチック材料、及び、着色されたプラスチック融解物を製造するための着色剤が、互いに厳密に分離されて、少なくとも２つのハウジング孔内へと供給される。制御装置を用いて第１の駆動モード又は第２の駆動モードを選択することによって、複数の投入装置（チャージ装置）が、以下のように制御される、すなわち、第１の駆動モードで着色されたプラスチック融解物が製造可能であるように、又は、第２の駆動モードで未着色のプラスチック融解物が製造可能であるように、制御される。それらの投入装置は従って、制御装置を用いて、互いに独立して駆動可能である。例えば制御装置は、選択的に、第１の投入装置のみが、又は、第２の投入装置のみが、又は、両方の投入装置がともに、駆動可能であるように、形成されている。
【０００７】
第１の駆動モードでは、第１の投入装置を用いて及び／又は第２の投入装置を用いて、未着色プラスチック材料（未染色プラスチック材料、色付けされていないプラスチック材料）がハウジング孔へ供給される。更に、第２の投入装置を用いて着色剤が第２の供給開口部を通ってハウジング孔内へ供給される。着色されたプラスチック融解物は、着色剤を０．５重量％から１０重量％の間で、特には１重量％から６重量％の間で、また特には１．５重量％から４重量％の間で有しており、また、未着色のプラスチック材料を９０重量％から９９．５重量％の間で、特には９４重量％から９９重量％の間で、また特には９６重量％から９８．５重量％の間で有している。更に、着色されたプラスチック融解物には、着色剤として別の添加物が加えられてもよく、それらの添加物は上述の記載の重量の割当には考慮されていない。例えば、第１の駆動モードではプラスチック材料の第１成分（第１の割当量）が第１の投入装置を用いて、そして、未着色のプラスチック材料の第２成分（第２の割当量）が第２の投入装置を用いて、少なくとも２つのハウジング孔内へ供給される。更に、未着色のプラスチック材料の第２成分には、着色剤が混ぜられ、第２の供給開口部を通って供給される。第１成分（第１の割当量）又は第２成分（第２の割当量）は０であってもよいので、その結果、未着色の全てのプラスチック材料が第１の駆動モードでは第２の供給開口部又は第１の供給開口部によって供給される。未着色のプラスチック材料及び着色剤は、例えばバルク材料として存在している、特には粉末及び／又は顆粒体として存在している。着色剤は例えば、マスターバッチ顆粒或いはカラーマスターバッチ顆粒或いはカラー顆粒として存在している。着色剤は例えば、カーボンブラックである。
【０００８】
第２の駆動モードでは、未着色のプラスチック材料のみが第１の投入装置を用いて、第１の供給開口部を通って、少なくとも２つのハウジング孔内へと供給される。プラスチック材料は、例えばバルク材料として、特には粉末及び／又は顆粒として形成されている。
【０００９】
ただ１つのマルチシャフトスクリューマシンのみが必要とされることによって、機械工学的なコストが著しく低減される結果、着色されるプラスチック融解物と着色されないプラスチック融解物の選択的な製造が、簡潔且つ経済的な様態で可能となる。少なくとも２つの処理要素シャフトは特に同様の様態で回転駆動可能である。マルチシャフトスクリューマシンは、特にはダブルシャフトスクリューマシン（２軸スクリューマシン）として形成されている。先ず、未着色のプラスチック融解物が製造される場合、後続の着色されたプラスチック融解物の製造は簡潔、迅速、そして柔軟に実行することが可能であるが、その理由は着色されるプラスチック融解物が未着色のプラスチック融解物によって汚染されないからである。反対に、最初に着色されたプラスチック融解物が製造される場合には、未着色のプラスチック融解物を製造するために、移行期間内に先ず不純なプラスチック融解物が製造されるが、その理由は、マルチシャフトスクリューマシンがセルフクリーニングを実行するからである。セルフクリーニングのためには、少なくとも２つの処理要素シャフトは、互いに密に係合するよう（噛み合うように）にそしてまたハウジング内壁をこするように、形成されている。移行期間の後にセルフクリーニングが引き続く場合、従って、コスト高なクリーニング措置なしに、着色されたプラスチック融解物が製造される。移行期間においては、マルチシャフトスクリューマシンから排出される不純なプラスチック融解物が例えば顆粒化され、また、作製される不純なプラスチック材料顆粒が、作製される未着色のプラスチック材料顆粒及び作製される着色されたプラスチック材料顆粒から、分離される。本装置は従って、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の選択的な製造を、簡潔で柔軟で経済的な様態で、可能とする。
【００１０】
請求項２に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の簡潔で選択的な製造を保証する。第１の駆動モードでは、制御装置は第２の投入装置を、少なくとも着色剤が第２の供給開口部を通って少なくとも２つのハウジング孔内へ供給されるように、制御する。必要な未着色のプラスチック材料は、第１の駆動モードＢでは、投入装置のうちの少なくとも１つを用いて供給される、好ましくは、第１及び第２の投入装置を用いて供給される。更に、投入装置のうちの少なくとも１つを用いて、着色剤として別の添加物がハウジング孔内へ供給されてもよい。第２の駆動モードでは、制御装置は第１の投入装置を、必要な未着色のプラスチック材料が第１の供給開口部のみを通って少なくとも２つのハウジング孔内へ供給されるように、制御する。第２の投入装置は、第２の駆動モードでは制御装置によって、着色剤も未着色のプラスチック材料も第２の供給開口部を通って供給されないように、制御される。好ましくは、第２の投入装置は、第２の駆動モードでは、少なくとも部分的に、特には全面的に非活化（ディアクティベート）される。
【００１１】
請求項３に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の、簡潔で柔軟で経済的な、選択的製造を保証する。第２の投入装置が供給機を含んでいることによって、着色剤は簡潔且つ柔軟に所望の様態で少なくとも２つのハウジング孔内へ供給される。
【００１２】
請求項４に従う装置は、粉末形状の着色剤を用いた着色されたプラスチック融解物の、簡潔で柔軟で経済的な、選択的製造を保証する。粉末状の着色剤及び粉末状の未着色のプラスチック材料は、１つの着色剤投入ユニット及び１つのプラスチック材料投入ユニットを用いて、供給機内へ投入（チャージ）される。供給機はシングルシャフトミキサーマシン（単軸式混合機）として形成されており、それは着色剤及び未着色のプラスチック材料から、均一な混合物或いは粉末混合物を作製する。作製される混合物は単軸式混合機を用いて第２の供給開口部を通って少なくとも２つのハウジング孔内へ供給される。第２の駆動モードでは、単軸式混合機並びに着色剤投入ユニット及びプラスチック材料投入ユニットは非活化される。
【００１３】
請求項５に従う装置は、カラーマスターバッチ顆粒を用いた着色されたプラスチック融解物の、簡潔で柔軟で経済的な製造を保証する。着色剤及びプラスチック材料からなる顆粒状の混合物が、カラーマスターバッチ顆粒と称される。着色剤はプラスチック材料内で集結された形態で存在している。以下においては、カラーマスターバッチ顆粒は、カラー顆粒とも称される。カラーマスターバッチ顆粒はマスターバッチ投入ユニットを用いて供給機に供給される。供給機はダブルシャフトスクリューマシン（２軸式スクリューマシン）として形成されており、それはカラーマスターバッチ顆粒を投入して少なくとも２つのハウジング孔内へ供給する。２軸式スクリューマシンは特にはサイドフィーダースクリューマシンとして形成されている。２軸式スクリューマシンは特には同一方向に回転駆動可能である。第２の駆動モードでは、マスターバッチ投入ユニットは非活化される。２軸式スクリューマシンは第２の駆動モードでは非活化されるか空転（アイドリング運転）される。空転により、少なくとも２つのハウジング孔内に存在する未着色のプラスチック材料或いは未着色のプラスチック融解物は、少なくとも２つのハウジング孔内に保持される。着色剤がカラーマスターバッチ顆粒内で固められているので、また、２軸式スクリューマシンが自己クリーニングに基づいて残留カラーマスターバッチ顆粒で汚染されないので、２軸式スクリューマシンに基づく汚染は生じない。２軸式スクリューマシンは密にかみ合っておりそしてまたハウジング内壁を密にこするように形成されている。
【００１４】
請求項６に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の、簡潔で柔軟で経済的な、選択的製造を保証する。この装置は、少なくとも２つの処理要素シャフトが互いに密にかみ合って形成されていることによって、簡潔な様態で自己クリーニングを行う。
【００１５】
請求項７に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の、簡潔で柔軟で経済的な、選択的製造を保証する。この装置は、少なくとも２つの処理要素シャフトがハウジング内壁部をこすることによって、当該少なくとも２つの処理要素シャフトによって、簡潔な様態でクリーニングされる。
【００１６】
請求項８に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の、簡潔で柔軟で経済的な、選択的製造を保証する。第２の供給開口部が第１の供給開口部の下流に配されていることによって、未着色のプラスチック材料或いは未着色のプラスチック融解物を用いて、処理要素シャフト及びハウジングのハウジング内壁部の完全な自己クリーニングを簡潔に行うことが出来る。更に、マルチシャフトスクリューマシンの着色剤によって汚染される部分は、可能な限り短い。
【００１７】
請求項９に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の簡潔な選択的製造を保証する。供給開口部の間で処理要素としてのスクリュー要素のみがシャフト上に回転不能に配設されていることによって、供給開口部間の部分の機械工学的なコストは僅かである。第１の供給開口部を通って供給される未着色のプラスチック材料は、スクリュー要素を用いて、第２の供給開口部へ向かう搬送方向でのみ、搬送される。第１の駆動モードでは第２の供給開口部を通って所望の様態で着色剤また場合によっては未着色のプラスチック材料が供給される。第２の駆動モードでは第２の供給開口部を通っての、着色剤及びプラスチック材料の供給は行われない。
【００１８】
請求項１０に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の簡潔で柔軟で経済的で選択的な製造を保証する。供給開口部の間に複数の混練要素がシャフトに対して回転不能に配設されていることによって、第１の供給開口部を通って供給されるプラスチック材料が第２の供給開口部の上流で既に加熱され、また、特には少なくとも部分的に又は完全に融解される。第１の駆動モードでは、第２の供給開口部の下流で着色剤をそして場合によってはプラスチック材料を融解するため及び均一化するために、追加的に必要なエネルギー入力は僅かである。これにより特には第２の供給開口部の下流での機械工学的なコストが僅かである。複数の混練要素は、複数の単独の混練ディスクとして及び／又は複数の混練ブロックとして形成されていてもよい。それぞれの混練ブロックは、一体的に互いに接続された複数の混練ディスクを含んでいてもよい。
【００１９】
請求項１１に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の簡潔で柔軟で経済的で選択的な製造を保証する。スクリュー要素及び混練要素は、プラスチック材料の融解、及び／又は、着色剤及び／又はプラスチック材料の均一化、を簡潔な様態で可能とする。混練要素は、複数の単独の混練ディスクとして、及び／又は、複数の混練ブロックとして、形成されていてもよい。それぞれの混練ブロックは、互いに一体的に接続されている複数の混練ディスクを含んでいてもよい。
【００２０】
請求項１２に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の簡潔で柔軟で選択的な製造を保証する。閉鎖要素によって、第２の駆動モードにおいて、残留着色剤が、例えば振動に基づいて、第２の供給開口部を通って少なくとも２つのハウジング孔内へ到達し、また、着色されていないプラスチック材料或いは着色されていないプラスチック融解物が汚染することが避けられる。
【００２１】
請求項１３に従う装置は、着色されたプラスチック融解物及び未着色のプラスチック融解物の簡潔で柔軟で選択的な製造を保証する。閉鎖要素駆動部を用いて、閉鎖要素は第１の駆動モードから第２の駆動モードへ切り替える場合、又は、第２の駆動モードから第１の駆動モードへ切り替える場合、自動的に駆動される。閉鎖要素は例えば回動可能にハウジングに配設されており、その結果、閉鎖要素駆動部は第２の供給開口部を開放及び閉鎖するために閉鎖要素を回動軸の周りで回動させる。更に、閉鎖要素は例えば閉鎖要素駆動部を用いて第２の供給開口部を開放及び閉鎖するために少なくとも１つの方向で直線的に変位可能である。
【００２２】
請求項１４に従う装置は、未着色のプラスチック融解物の簡潔な製造を保証する。閉鎖部材の形状によって第２の駆動モードでは閉鎖部側のこすり取りが保証されている。当該形状により従って、閉鎖壁部は、着色されていないプラスチック材料或いは着色されていないプラスチック融解物が望まれない様態で堆積（沈着）し得るような望まれないデッドスペースを形成することがない。閉鎖壁部は閉鎖部材の配置に応じて、１つのハウジング孔又は複数のハウジング孔、特には２つのハウジング孔の形状を有している。
【００２３】
本発明は更に、簡潔で柔軟でそして経済的な様態で着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を選択的に製造することが可能な方法をもたらすという課題に基づいている。
【００２４】
この課題は、請求項１５の特徴を有する方法によって解決される。本発明に従う方法の長所は、本発明に従う装置の既に説明した長所に対応する。本方法は、特には請求項１から１４の少なくとも１つの請求項の特徴によっても発展され得る。
【００２５】
本発明の更なる特徴、長所及び詳細は複数の実施例についての以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施例に従う、着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を製造するための装置を一部を断面にして示す。
【図２】図１の装置のマルチシャフトスクリューマシンの部分的に断面で示された上面図を示す。
【図３】図２の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったマルチシャフトスクリューマシンの断面図を示す。
【図４】第２の実施例に従う装置のマルチシャフトスクリューマシンの第２の供給開口部の範囲の断面図を示す。
【図５】第３の実施例に従う装置のマルチシャフトスクリューマシンの第２の供給開口部の範囲の断面図を示す。
【図６】第４の実施例に従う装置のマルチシャフトスクリューマシンの第２の供給開口部の範囲の断面図を示す。
【図７】第５の実施例に従う装置のマルチシャフトスクリューマシンの第２の供給開口部の範囲の断面図を示す。
【図８】第６の実施例に従う、着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を製造するための装置を一部を断面にして示す。
【図９】図８の装置のマルチシャフトスクリューマシンの部分的に断面で示された上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下においては、図１から図３を用いて本発明の第１の実施形態が説明されている。装置１は、着色されたプラスチック融解物Ｓ１及び着色されていないプラスチック融解物（未着色のプラスチック融解物）Ｓ２を製造するために、マルチシャフトスクリューマシン（多軸スクリューマシン、多軸押出機）２、第１の投入装置３、第２の投入装置４、及び制御装置５を含んでいる。マルチシャフトスクリューマシン２はハウジング６を有しており、当該ハウジング６内には部分的に互いに重なり合っている（互いに入り込んでいる）２つのハウジング孔７、８が形成されている。ハウジング孔７、８内には処理要素シャフト９、１０が関連する回転軸１１、１２の周りで回転可能に配設されている。処理要素シャフト９、１０は、駆動モータ１３を用いてトランスファーギアケース１４を介して、同じ様態で、すなわち同一方向に、回転駆動可能である。駆動モータ１３及びトランスファーギアケース１４の間にはクラッチ１５が配設されている。
【００２８】
ハウジング６には第１の供給開口部１６及び第２の供給開口部１７が形成されており、それらはハウジング孔７、８に合流している。第２の供給開口部１７は搬送方向１８において第１の供給開口部１６に対して流れの下流に配設されている。第１の投入装置３は第１の供給開口部１６へ合流しており、また、第１の供給開口部１６によってハウジング孔７、８内へ未着色のプラスチック材料Ｍを供給するために利用される。第１の投入装置３は例えば重量分析的な投入ユニットとして形成されている。
【００２９】
第２の投入装置４は、供給機１９、着色剤投入ユニット２０及びプラスチック材料投入ユニット２１を含んでいる。第２の投入装置４或いは供給機１９は第２の供給開口部１７に合流している。第２の投入装置４を用いて、未着色のプラスチック材料Ｍ及び／又は着色剤Ｆは第２の供給開口部１７を通ってハウジング孔７、８内へ供給可能である。
【００３０】
供給機１９はシングルシャフトミキサーマシン（単軸式混合機）として形成されている。供給機１９は、ハウジング孔２３を備えるハウジング２２を含み、当該ハウジング孔２３には混合シャフト２４が回転可能に配設されている。混合シャフト２４は駆動モータ２５を用いて回転駆動可能である。ハウジング孔２３に合流する着色剤投入ユニット２０及びプラスチック材料投入ユニット２１は、供給機１９の上流側に配されている。加えて、ハウジング２２には例えば着色剤供給開口部２６及びプラスチック材料供給開口部２７が形成されている。着色剤投入ユニット２０は供給機１９内への着色剤Ｆを投入（チャージ）するために使用される。対応的に、プラスチック材料投入ユニット２１は供給機１９内への着色されていないプラスチック材料Ｍを投入するために使用される。投入ユニット２０、２１は例えば重量分析的な投入ユニットとして形成されている。
【００３１】
スクリューマシン２は、搬送方向１８の前後に、供給ゾーン２８、融解及び混合ゾーン２９及び排出ゾーン３０を有している。ハウジング６は、排出ゾーン３０の端部側に排出口３１を有している。供給開口部１６、１７は、供給ゾーン２８に配設されている。処理要素シャフト９、１０はそれぞれ関連するシャフト３２、３３を含んでおり、当該シャフト３２、３３には、スクリュー要素３４、３４’及び混練要素３５、３５’が、隣り合ってペアをなして、搬送方向１８の前後に並んで回転固定的に配設されている。供給ゾーン２８には、スクリュー要素３４、３４’のみがシャフト３２、３３に回転固定的（回転不能）に配設されている。融解及び混合ゾーン２９には、スクリュー要素３４、３４’及び混練要素３５、３５’がシャフト３２、３３に回転不能に配設されている。混練要素３５、３５’は例えば、個別の混練ディスクとして、及び／又は、複数の一体的に互いに接続された混練ディスクを有する混練ブロックとして、形成されている。
【００３２】
処理要素シャフト９、１０は、互いに密にかみ合っており、また、ハウジング６のハウジング内壁３６をこするように形成されている。この点に関して、処理要素シャフト９、１０は、互いに以下のように配設されている、すなわち、断面で見た際に処理要素シャフト９、１０によって画定されるギャップ３７が幅Ａ１を有しており、その際幅Ａ１に対して、処理要素シャフト９、１０の外径Ｄに対する比率が、０．００３≦Ａ１／Ｄ≦０．０５、特には、０．００４≦Ａ１／Ｄ≦０．０３５、また特には、０．０１１≦Ａ１／Ｄ≦０．０２となるように、互いに配設されている。
【００３３】
処理要素シャフト９、１０は更に、ハウジング内壁３６と共に、それぞれギャップ３８を形成しており、当該ギャップ３８は断面で見た際に関連する幅Ａ２を有しており、その際幅Ａ２の外径Ｄに対する比率には、０．００４≦Ａ２／Ｄ≦０．０３、特には、０．００５≦Ａ２／Ｄ≦０．０２５、また特には、０．０１２≦Ａ２／Ｄ≦０．０１９が成り立つ。
【００３４】
制御装置５は、着色されたプラスチック融解物Ｓ１を製造するための第１の運転モードＢ１と着色されていないプラスチック融解物Ｓ２を製造するための第２の運転モードＢ２の間の選択を行うために利用される。これに関して、制御装置５は、マルチシャフトスキュリューマシン２、第１の投入装置３、及び、第２の投入装置４との信号接続状態にある。制御装置５は以下のように形成されている、すなわち、第１の運転モードＢ１では第２の投入装置４を用いて少なくとも着色剤Ｆが第２の供給開口部１７を通って少なくとも２つのハウジング孔７、８内へ供給可能であり、また、第１の投入装置３及び／又は第２の投入装置４を用いて、未着色のプラスチック材料Ｍが第１の供給開口部１６及び／又は第２の供給開口部１７を通って供給可能であるように、形成されている。制御装置５は更に、以下のように形成されている、すなわち、第２の運転モードＢ２では第１の投入装置３を用いて未着色のプラスチック材料Ｍが第１の供給開口部１６を通って少なくとも２つのハウジング孔７、８内へ供給可能であるように、形成されている。第２の運転モードＢ２ではハウジング孔７、８内へ着色剤Ｆを供給することは出来ない。
【００３５】
本装置１の機能様態は以下の通りである。
【００３６】
制御装置５を用いることで、第１の運転モードＢ１及び第２の運転モードＢ２の間での選択が可能である。第１の運転モードＢ１では着色されたプラスチック融解物Ｓ１の製造が行われ、それに対し第２の運転モードＢ２では着色されていないプラスチック融解物Ｓ２の製造が行われる。
【００３７】
第１の運転モードＢ１では、未着色のプラスチック材料Ｍ及び着色剤Ｆがマルチシャフトスクリューマシン２に供給される。未着色のプラスチック材料Ｍ及び着色剤Ｆは、供給ゾーン２８内でハウジング孔７、８へ到達し、また、搬送方向１８で融解及び混合ゾーン２９へ搬送される。融解及び混合ゾーン２９内では、プラスチック材料Ｍが融解され、そして、着色剤Ｆはプラスチック材料Ｍ内へ混ぜ込まれる。その結果、着色されたプラスチック融解物Ｓ１が発生する。着色されたプラスチック融解物Ｓ１はその後、排出ゾーン３０内で排出開口部３１を通って排出される。それに続き、着色されたプラスチック融解物Ｓ１は例えば通常は顆粒化（粒状化）され、着色されたプラスチック顆粒が作製される。
【００３８】
未着色の、すなわち自然な色のプラスチック材料Ｍは、バルクであり、また例えば粉末形状及び／又は顆粒形状で形成されている。対応的に、着色剤Ｆがバルク材料として用意され、また、例えば粉末形状又は顆粒形状で形成されている。着色剤Ｆは例えば粉末状のカーボンブラックである。着色されたプラスチック融解物Ｓ１は、着色剤Ｆを０．５重量％から１０重量％の間で、特には１重量％から６重量％の間で、また特には１．５重量％から４重量％の間で有しており、また、未着色のプラスチック材料Ｍを９０重量％から９９．５重量％の間で、特には９４重量％から９９重量％の間で、また特には９６重量％から９８．５重量％の間で有している。更に、着色されたプラスチック融解物Ｓ１は着色剤Ｆとして別の添加物を追加されてもよく、それは上述の重量の割合には考慮されない。
【００３９】
運転モードＢ１の第１のバリエーションでは、第１の投入装置３と同様に、第２の投入装置４も使用して、未着色のプラスチック材料Ｍが供給される。第１の投入装置３を用いて未着色のプラスチック材料Ｍは第１の供給開口部１６を通ってハウジング孔７、８へ供給される。第１の投入装置３を用いて、全ての未着色のプラスチック材料Ｍにより、４０重量％から９０重量％の間で、特には４５重量％から８５重量％の間で、また特には５０重量％から８０重量％の間で、供給が行われる。プラスチック材料投入ユニット２１を用いて残留する未着色のプラスチック材料Ｍが、そして、着色剤投入ユニット２０を用いて着色剤Ｆが、供給マシン１９へ供給され、そこで互いに混合される。それに関連して混合シャフト２４は、毎分２００回転から３５００回転の間の回転数で、特には毎分３５０回転から３０００回転の間の回転数で、また特には毎分５００回転から２５００回転の間の回転数で回転駆動される。未着色のプラスチック材料Ｍ及び着色剤Ｆからなる混合物は第２の供給開口部１７を介してハウジング孔７、８へ供給される。
【００４０】
第１の運転モードＢ１の第２のバリエーションにおいては、第２の投入装置４のみが駆動され、そして全ての未着色のプラスチック材料Ｍはプラスチック材料投入ユニット２１を用いて、また、着色剤Ｆは着色剤投入ユニット２０を用いて、供給装置１９に供給される。全てのプラスチック材料Ｍ及び着色剤Ｆからもたらされる混合物は、第２の供給開口部１７を介してハウジング孔８、９内へと供給される。
【００４１】
第１の運転モードＢ１の第３のバリエーションにおいては、全ての未着色のプラスチック材料Ｍは、第１の投入装置３を用いて第１の供給開口部１６を介して供給され、そして、着色剤Ｆのみが、第２の供給開口部１７を介して供給される。
【００４２】
その後、制御装置５を用いて第２の運転モードＢ２が選択されると、第２の投入装置４は動作を停止される。未着色、すなわち自然な色のプラスチック融解物を製造するため、引き続き、未着色のプラスチック材料Ｍが、第１の投入装置３を用いてマルチシャフトスクリューマシン２に供給される。第２の運転モードＢ２では、着色剤Ｆは供給されない。移行期間では、変更後（切り替え後）に、マルチシャフトスクリューマシン２のセルフクリーニングが行われる。特には処理要素シャフト９、１０及びハウジング内壁３６に付着して、ハウジング孔７、８内に存在している残留着色剤Ｆは、処理要素シャフト９、１０の密に噛み合う形成に基づいて、及び、処理要素シャフト９、１０を用いたハウジング内壁３６のこすり取りに基づいて、マルチシャフトスクリューマシン２から除去される。この期間内では、不純なプラスチック融解物Ｓ３が発生し、それは着色されたプラスチック融解物Ｓ１としても、未着色のプラスチック融解物Ｓ２としても使用することは出来ないので分離されなければならない。移行期間の後にセルフクリーニングは終了され、その結果所望の様態で未着色のプラスチック融解物が生産されるが、それは、第１の供給開口部１６を通って供給されるプラスチック材料Ｍが融解及び混合ゾーンへと搬送されまたそこで融解されそしてそれに続き排出ゾーン３０で排出されることによって、行われる。
【００４３】
着色されたプラスチック融解物Ｓ１を生産するためには、マルチシャフトスクリューマシン２のセルフクリーニングは必要ないので、第２の運転モードＢ２から第１の運転モードＢ１への切り替えは、簡潔に行うことが出来る。
【００４４】
以下においては、図４を用いて本発明の第２の実施例について説明する。上述の実施例はとは異なり、装置１は閉鎖要素３９を有しており、当該閉鎖要素３９は、第２の運転モードＢ２において第２の供給開口部１７を閉鎖しまた第１の運転モードＢ１のおいては開放する。閉鎖要素３９は、支持部材４０、閉鎖部材４１及び閉鎖部材駆動部４２を含んでおり、当該閉鎖部材駆動部４２は第１の駆動モータ４３及び第２の駆動モータ４４を備えている。支持部材４０は２つの貫通口４５、４６を有しており、貫通口４６内には閉鎖部材４１が移動可能に配設されている。支持部材４０は第１の駆動モータ４３を用いて水平方向で変位可能であり、その結果、開放している貫通口４５又は閉鎖部材４１を備える貫通口４６が、第２の供給開口部１７に並び合わされる。第１の運転モードＢ１では、支持部材４０は駆動モータ４３を用いて、開放している貫通口４５が第２の供給開口部１７と並び合うように移動され、その結果、ハウジング孔７、８内への第２の供給開口部１７を通っての供給が可能である。第２の運転モードＢ２への移行の際、支持部材４０は第１の駆動モータ４３を用いて、水平方向で、貫通口４６が第２の供給開口部１７と並び合うように移動される。その後、閉鎖部材４１は第２の駆動モータ４４を用いて垂直方向（鉛直方向）で移動され、その結果、第２の供給開口部１７は閉鎖部材４１によって閉鎖される。
閉鎖部材４１は閉鎖壁４７を有しており、当該閉鎖壁４７はハウジング内壁３６に対応するように形成されている、また、第２を供給開口部１７の領域内でハウジング内壁３６を補っているので、その結果、ハウジング孔７、８はハウジング６及び閉鎖部材４１によって画定されている（境界付けられている、輪郭付けられている）。第２の運転モードＢ２において、例えば振動に基づいて、第２の供給開口部１７を通過して残留着色剤Ｆがハウジング孔７、８に到達することは出来ない。
第１の運転モードＢ１への移行の際、閉鎖部材４１及び支持部材４０は逆の様態で移動される。その他の構成及びその他の機能に関しては、第１の実施例が示される。
【００４５】
以下においては図５を用いて本発明の第３の実施例を説明する。上記の実施例とは異なり、支持部材４０は貫通口４５のみを有しており、また、貫通口４５に隣り合う側の領域で閉塞部材４１を形成する。第２の供給開口部１７を開閉するために、支持部材４０は駆動モータ４３を用いて水平方向で側方に移動されるので、その結果、閉塞部材４１又は貫通口４５が第２の供給開口部１７の上方に配設されている。その他の構成及びその他の機能に関しては、上述の実施例が示される。
【００４６】
以下においては図６を用いて本発明の第４の実施例を説明する。閉鎖要素３９はガイド部４８を有しており、当該ガイド部４８を用いて閉塞部材４１は供給開口部１７へ案内されて移動可能である。ガイド部４８は図６においては概略的にのみ示されている。ガイド部４８は任意に形成され得るものであり、例えば回動ジョイントとして形成されていてもよい。閉塞部材４１は駆動モータ４３を用いてガイド部４８に沿って第２の供給開口部１７を開閉するために移動される。その他の構成及びその他機能に関しては、上述の実施例が指摘される。
【００４７】
以下においては図７を用いて本発明の第５の実施例を説明する。閉塞部材４１は第２の供給開口部１７を閉鎖するために手動で取り付けられ、また第２の供給開口部１７を開放するために手動で取り外される。ハウジング１６は第２の供給開口部１７の領域に閉塞部材４１用のストッパ４９を形成しており、その結果、これは取り付けられた状態において正確に位置決めされている。その他の構成及びその他の機能に関しては、上述の実施例が指摘される。
【００４８】
以下においては図８及び図９を用いて本発明の第６の実施例を説明する。上記の複数の実施例とは異なり、第２の投入装置４はマスターバッチ投入ユニット５０を有しており、当該マスターバッチ投入ユニット５０は供給機１９の上流に配されている。供給機１９は２軸式のスクリューマシンとして形成されている。これはハウジング５１を含んでおり、当該ハウジング５１はその内部に形成されまた部分的に互いに重なり合うハウジング孔５２、５３を備えており、それらの中には２本のスクリューシャフト５４、５５が関連する回転軸５６、５７の周りで回転可能に配設されている。スクリューシャフト５４、５５は１つの駆動モータ５８を用いて１つのトランスファーギアケースを介して、同様に、すなわち同じ回転方向で回転駆動される。ハウジング５１内には供給開口部６０が形成されており、そこへマスターバッチ投入ユニット５０が合流している。
【００４９】
マルチシャフトスクリューマシン２は、第１の供給ゾーン２８’、融解ゾーン２９’、第２の供給ゾーン２８、融解及び混合ゾーン２９、及び排出ゾーン３０を、搬送方向１８に並んで形成する。第１の供給ゾーン２８’の範囲では、もっぱらスクリュー要素３４、３４’のみがシャフト３２、３３に対して回転不能に配設されている。それに対して、融解ゾーン２９’では混練要素３５、３５’のみがシャフト３２、３３に対して回転不能に配設されている。第２の供給開口部１７は、第１の供給開口部１６に対して下流で、第２の供給ゾーン２８に形成されている。従って、第１の供給開口部１６及び第２の供給開口部１７の間には、融解ゾーン２９’が配されている。対応的に、供給開口部１６、１７の間では、スクリュー要素３４、３４’及び混練要素３５、３５’が回転不能にシャフト３２、３３に配設されている。第２の供給開口部１７はハウジング６にて側方に配置されている。供給機１９は２軸式のサイドフィーダースクリューマシンとして形成されている。
【００５０】
第１の駆動モードＢ１では、第１の投入装置３を用いて未着色のプラスチック材料Ｍが第１の供給開口部１６を通って第１の供給ゾーン２８’内へ供給される。プラスチック材料Ｍは融解ゾーン２９’まで送られ、そしてそこで混練要素３５、３５’を用いて融解される。融解されたプラスチック材料Ｍには第２の供給ゾーン２８内で第２の投入装置４を用いて、着色マスターバッチ顆粒Ｇが供給される。マスターバッチ顆粒Ｇはプラスチック材料Ｍ及び固められた着色剤Ｆを含んでおり、当該着色剤Ｆはマスターバッチ顆粒Ｇ内に集中して存在している。マスターバッチ顆粒Ｇはマスターバッチ投入ユニット５０を用いて供給機１９内へと供給され、そして、これを用いて、第２の供給開口部１を通ってハウジング孔７、８内へ供給される。融解及び混合ゾーン２９内ではマスターバッチ顆粒Ｇが融解され、そして、融解物として存在しているプラスチック材料Ｍと共に均一化される。それに続き、着色されたプラスチック融解物Ｓ１が排出ゾーン３０において排出される。着色されたプラスチック融解物Ｓ１は、着色剤Ｆを０．５重量％から１０重量％の間で、特には１重量％から６重量％の間で、また特には１．５重量％から４重量％の間で有しており、また、未着色のプラスチック材料Ｍを９０重量％から９９．５重量％の間で、特には９４重量％から９９重量％の間で、また特には９６重量％から９８．５重量％の間で有している。更に、着色されたプラスチック融解物Ｓ１は、着色剤Ｆとして別の添加物を加えられてもよく、それらの添加物は上述の記載の重量の割当には考慮されていない。
【００５１】
第２の駆動モードＢ２では、第２の投入装置４を用いて、着色剤Ｆもマスターバッチ粒体Ｇも供給されない。第２の駆動モードＢ２の第１のバリエーションでは、第２の投入装置４は非活化（ディアクティベート）され、また供給機１９は取り外される。第２の供給開口部１７は閉鎖要素或いは閉塞部材を用いて閉じられる。第２の供給開口部１７は側方に形成されているので、閉鎖壁はハウジング孔７或いは８に対応的に形成されており、それを画定する。図４から図７に従う実施例は、この実施例に対応的に援用可能である。その後、第１の投入装置３を用いて未着色のプラスチック材料Ｍが第１の供給開口部１６を通って供給され、また、融解ゾーン２９’内で融解されるので、その結果、第２の供給ゾーン２８内、融解及び混合ゾーン２９内、及び排出ゾーン３０内の融解されたプラスチック材料Ｍを用いて、移行期間内に自己クリーニングが行われる。自己クリーニングの終了後、未着色のプラスチック融解物Ｓ２が製造される。第２の駆動モードＢ２の第２のバリエーションでは、マスターバッチ投入ユニット５０が非活化され、また供給機１９が空転（アイドリング駆動）されるので、その結果、第２の供給ゾーン２８内の融解されたプラスチック材料Ｍは、スクリューシャフト５４、５５によって、ハウジング孔７、８内に保持される。第２のバリエーションでは、供給機１９の取り外しは必要ない。その他の構成及びその他の機能に関しては、上述の実施例が指摘される。
【００５２】
本発明に従う装置１は、１つの単独のマルチシャフトスクリューマシン２のみを用いての、着色されたプラスチック融解物Ｓ１及び未着色のプラスチック融解物Ｓ２の選択的な製造を可能とする。これにより、機械技術的なコストは比較的僅かである。第１の駆動モードＢ１から第２の駆動モードＢ２へ切り替える場合、従って、移行期間内での自己クリーニングの間に、不純な（汚れた）プラスチック融解物Ｓ３が発生する。それにより生じる不純なプラスチック材料顆粒は、経済性に応じて、販売されるか、又は、着色されたプラスチック融解物Ｓ１をその後製造する場合には第２の供給開口部１７を介して再度マルチシャフトスクリューマシン２に供給されそして再度加工される。本装置１は従って、簡潔で柔軟でそして経済的に、着色されたプラスチック融解物Ｓ１及び未着色のプラスチック融解物Ｓ２の選択的な製造を可能とする。
【符号の説明】
【００５３】
１            着色されたプラスチック融解物及び着色されていないプラスチック融解物を製造するための装置
２            マルチシャフトスクリューマシン
３            第１の投入装置
４            第２の投入装置
５            制御装置
６            ハウジング
７、８        ハウジング孔
９、１０      処理要素シャフト
１６          第１の供給開口部
１７          第２の供給開口部
１８          搬送方向
１９          供給機
２０          着色剤投入ユニット
２１          プラスチック材料投入ユニット
３２、３３    シャフト
３４、３４’    スクリュー要素
３５、３５’    混練要素
３６          ハウジング内壁部
３７、３８    ギャップ（隙間）
３９          閉鎖要素
４２          閉鎖要素駆動部
４７          閉鎖壁部
５０          マスターバッチ投入ユニット
Ａ１          ギャップの幅
Ｂ１          第１の駆動モード
Ｂ２          第２の駆動モード
Ｄ            処理要素シャフトの外径
Ｆ            着色剤
Ｍ            未着色のプラスチック材料
Ｓ１          着色されたプラスチック融解物
Ｓ２          着色されていないプラスチック融解物（未着色のプラスチック融解物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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