(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体からなる主材料を受け入れる供給ホッパと、粉粒体からなる副材料を前記供給ホッパ内に供給する少なくとも１つの供給管とを備え、前記主材料と前記副材料とを連続的に供給するための粉粒体の供給装置において、
前記供給ホッパの下部には、主材料と副材料とを供給するための供給開口部が設けられるとともに、
前記供給管の開口端部が、前記供給開口部の近傍に配置されており、
前記供給開口部には、下方に向かって開口断面積が大きくなる広口開口部が形成されるとともに、下方に向かって開口断面積が小さくなる狭口開口部が、前記広口開口部の上方に連続して形成されていることを特徴とする、粉粒体の供給装置。
【請求項２】
前記広口開口部が、下方にいくに従ってその開口断面積が大きくなるような傾斜側壁により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の粉粒体の供給装置。
【請求項３】
前記供給管の開口端部の開口部の中心を通る中心線が、前記広口開口部の中心を通るように配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の粉粒体の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体の供給装置、詳しくは、樹脂ペレットなどの主材料にマスターバッチなどの副材料を、成形機などに連続的に供給するための粉粒体の供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂ペレットなどの主材料にマスターバッチなどの副材料を混合しながら成形機などに供給するための粉粒体の供給装置としては、たとえば、特開平１−１２３７０７号公報に記載されるマスターバッチの供給装置が知られている。
【０００３】
このマスターバッチの供給装置では、たとえば、図３に示すように、成形機１の原料供給口２に供給ホッパ３を接続して、この供給ホッパ３に、原料貯蔵タンク（図示せず）から空気輸送されてきた樹脂ペレットを、サイクロン４により空気と分離しながら投入するとともに、この供給ホッパ３における原料供給口２の近傍に供給管５の供給口６を配置して、スクリューフィーダ（図示せず）などによって定量的に切り出され空気輸送されてきたマスターバッチを、サイクロン７により空気と分離しながら、この供給管５の供給口６から供給して、成形機１内に供給されつつある樹脂ペレットに、マスターバッチを連続的に供給することによって、樹脂ペレットとマスターバッチとを同期させながら、常に一定の比率で連続的に成形機１に供給するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなマスターバッチの供給装置は、樹脂ペレットとマスターバッチとを常に一定の比率で成形機に連続供給することはできるが、たとえば、混練能力のあまり高くない成形機などに供給する場合には、成形機内において十分に分散混錬されず、その結果、成形品に色むらなどが発生しやすいという不具合がある。
【０００５】
本発明は、上記した不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、主材料と副材料とを十分に混合した状態において、連続的に供給することができる粉粒体の供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、粉粒体からなる主材料を受け入れる供給ホッパと、粉粒体からなる副材料を前記供給ホッパ内に供給する少なくとも１つの供給管とを備え、前記主材料と前記副材料とを連続的に供給するための粉粒体の供給装置において、前記供給ホッパの下部には、主材料と副材料とを供給するための供給開口部が設けられるとともに、前記供給管の開口端部が、前記供給開口部の近傍に配置されており、前記供給開口部には、下方に向かって開口断面積が大きくなる広口開口部が形成されるとともに、下方に向かって開口断面積が小さくなる狭口開口部が、前記広口開口部の上方に連続して形成されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によると、副材料は、供給開口部の近傍に配置された供給管の開口端部から、供給開口部から供給されつつある主材料に供給され、そして、これら主材料および副材料は、広口開口部に達すると、その開口断面積が大きくなるために、供給される方向だけでなく、開口断面積が広がる方向にも流される。そのため、両者は十分に混合されながら、連続的に供給される。
また、主材料および副材料は、まず、狭口開口部において、その開口断面積が小さくなるために、開口断面積の広がる方向よりも、これら主材料および副材料が供給される方向に絞られるようにして流され、その後、広口開口部に達すると、開口断面積が広がる方向に一気に流されるようになる。そのため、材料の分散効果がより大きくなる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記広口開口部が、下方にいくに従ってその開口断面積が大きくなるような傾斜側壁により形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によると、広口開口部が傾斜側壁により形成されているので、広口開口部に達した主材料および副材料は、その傾斜側壁に案内されながら、開口断面積が広がる方向に円滑に流される。そのため、両者はより円滑に混合されながら、連続的に供給される。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記供給管の開口端部の開口部の中心を通る中心線が、前記広口開口部の中心を通るように配置されていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成によると、供給管の開口端部から供給される副材料は、そのまま広口開口部の中心に向かって流れるため、副材料は主材料に対して偏ることなく混合される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の粉粒体の供給装置が使用されている成形システムの概略説明図である。この成形システムは、主材料としての樹脂ペレットに、副材料としてのマスターバッチを混合して成形機に供給し、プラスチック成形品を着色形成するために使用される。
【００１７】
図１において、この成形システムは、供給装置としてのシンクロフィーダ１０、成形機１１、樹脂ペレット貯蔵タンク１２、マスターバッチ貯蔵タンク１３、マスターバッチフィーダ１４などが設置されている。
【００１８】
シンクロフィーダ１０は、成形機１１の上方において、この成形機１１の原料供給口４８に装着され、樹脂ペレットを受け入れる供給ホッパ１５と、樹脂ペレットとマスターバッチとを混合しながら連続的に成形機１１に供給するため供給開口部としての混合アタッチメント１６と、マスターバッチを供給ホッパ１５内に供給するための供給管１７とを備えている。
【００１９】
供給ホッパ１５は、略円筒形状の胴部１９と、この胴部１９の下方に連続して形成される略逆円錐状の漏斗部２０とにより構成されている。胴部１９の上方には、サイクロン２２が装着されている。また、漏斗部２０の下方には、混合アタッチメント１６が装着されており、この混合アタッチメント１６の上方近傍には、フィルタ２３に接続される供給管１７の、開口端部としての供給口１８が臨むように配置されている。
【００２０】
マスターバッチ貯蔵タンク１３は、配管２４を介してマスターバッチフィーダ１４に接続されており、マスターバッチ貯蔵タンク１３に貯蔵されるマスターバッチは、配管２４に接続されるエジェクタ２５によって、マスターバッチフィーダ１４に気力輸送される。
【００２１】
マスターバッチフィーダ１４は、容器本体２６と、容器本体２６の重量を支持検知するロードセル２７と、容器本体２６の下方に設けられるスクリューフィーダ２８とを備えており、気力輸送されてくるマスターバッチを、容器本体２６に受け入れて、この容器本体２６の重量変化をロードセル２７で検知することによって、容器本体２６に受け入れられたマスターバッチを、スクリューフィーダ２８によって定量的に切り出すようにしている。
【００２２】
スクリューフィーダ２８により切り出されたマスターバッチは、受け部材２９で受けられる。受け部材２９は、配管３０を介してフィルタ２３に接続されており、スクリューフィーダ２８により切り出されたマスターバッチは、配管３０に接続されるエジェクタ３１によって、フィルタ２３に気力輸送され、フィルタ２３において空気と分離された後、供給管１７を介して供給ホッパ１５内に供給される。
【００２３】
一方、樹脂ペレット貯蔵タンク１２は、配管２１を介してサイクロン２２に接続されており、樹脂ペレット貯蔵タンク１２に貯蔵される樹脂ペレットは、配管２１に接続されるエジェクタ３２によって、サイクロン２１に気力輸送され、サイクロン２１において空気と分離された後、供給ホッパ１５内に供給される。
【００２４】
そして、供給ホッパ１５に供給された樹脂ペレットは、混合アタッチメント１６から成形機１１に供給されるが、この供給されつつある樹脂ペレットには、供給管１７からマスターバッチが連続的に供給され、樹脂ペレットとマスターバッチとが、同期されながら一定の比率で連続的に成形機１１に供給される。
【００２５】
なお、図１においては、気力輸送手段として、エジェクタが使用されているが、これに替えてブロワなどを使用してもよく、また、固体−気体分離手段として、サイクロンに替えてフィルタを、フィルタに替えてサイクロンを使用してもよい。
【００２６】
このような構成において、混合アタッチメント１６は、図２に示すように、供給ホッパ１５の漏斗部２０に接続するためのアダプタ部３６と、このアダプタ部３６の下方に接続されるブレンダ部３７とを備えている。
【００２７】
アダプタ部３６は、厚みのある板状をなし、そのほぼ中央部に円形の受入開口部３９が形成されるとともに、その側端部には、図示しないボルト挿通孔が形成されている。そして、この受入開口部３９に、円筒状とされた漏斗部２０の先端部３８を受け入れるとともに、その側端部のボルト挿通孔に成形機１１の上部に接続される固定ボルト４０を挿通してナット４１により螺締することによって、漏斗部２０の先端部３８および混合アタッチメント１６を適正位置に固定して、供給ホッパ１５から下方（重力方向）に向かって流れる樹脂ペレットおよびマスターバッチを、良好にブレンダ部３７に導入するようにしている。
【００２８】
ブレンダ部３７は、略円筒状に形成され、下方に向かって開口断面積が小さくなる狭口開口部としての上方狭口部３３と、この上方狭口部３３の下方に連続して形成され、下方に向かって開口断面積が大きくなる広口開口部としての中間広口部３４と、この中間広口部３４の下方に連続して形成され、下方に向かって開口断面積が小さくなる下方狭口部３５とが、同心円状に形成されている。
【００２９】
すなわち、上方狭口部３３は、その上端の開口部が、アダプタ部３６の受入開口部３９に連続しており、この上端の開口部から、下方にいくに従ってその開口断面積が小さくなるような逆円錐台形状の傾斜側壁４２により形成されており、中間広口部３４は、その上端の開口部が、上方狭口部３３の下端の開口部に連続しており、この上端の開口部から、下方にいくに従ってその開口断面積が大きくなるような円錐台形状の傾斜側壁４３により形成されている。そして、この中間広口部３４が形成される傾斜側壁４３は、その傾斜角度が、この傾斜側壁４３と水平面４７とが交わる内方側の角度αにおいて樹脂ペレットの安息角よりも小さくなるように形成されている。この角度αは、樹脂ペレットの種類、形状および粒径などにより異なるが、安息角の小さい樹脂ペレットであればある程、角度αが小さく、すなわち、中間広口部３４がより広口となるように形成される。
【００３０】
また、下方狭口部３５は、その上端の開口部が、中間広口部３４の下端の開口部に連続しており、この上端の開口部から下方に向けて円筒形状に形成される垂直壁４４と、この垂直壁４４の下端から下方にいくに従ってその開口断面積が小さくなるような逆円錐台形状の傾斜側壁４５により形成されいる。
【００３１】
ブレンダ部３７を、このように、上方狭口部３３、中間広口部３４および下方狭口部３５により形成することにより、供給ホッパ１５から混合アタッチメント１６に流入する樹脂ペレットおよびマスターバッチは、まず、上方狭口部３３においては、その開口断面積が小さくなるために、これら樹脂ペレットおよびマスターバッチが成形機１１に向かって供給される方向に絞られるようにして流され、その後、中間広口部３４に達すると、その開口断面積が大きくなるために、供給される方向だけでなく、開口断面積が広がる方向にも一気に広がるように流され、これによって、樹脂ペレットおよびマスターバッチが効率的に混合され、その後、下方狭口部３５に達すると、その開口断面積が小さくなるために、再び供給される方向に絞られるようにして流され、その後、成形機１１に供給される。
【００３２】
したがって、供給ホッパ１５から混合アタッチメント１６に流入する樹脂ペレットおよびマスターバッチは、上方狭口部３３において一旦絞られた後、中間広口部３４において一気に広がるように流れることにより、樹脂ペレットおよびマスターバッチの分散効果が大きくなって効率的に混合され、下方狭口部３５において再び絞られた後に成形機１１に供給されるので、たとえば、混練能力のあまり高くない成形機１１に供給する場合においても、樹脂ペレットおよびマスターバッチが十分に混合された状態で成形機１１に供給することができる。そのため、分散不良に基づく、たとえば、色むらなどの不良のない良好な成形品を成形することができる。
【００３３】
また、上方狭口部３３は、傾斜側壁４２により形成されているので、上方狭口部３３に流入した樹脂ペレットおよびマスターバッチは、その傾斜側壁４２に案内されながら、供給される方向に円滑に絞られるので、たとえば、上方狭口部３３を、アダプタ部３６の受入開口部３９から段部として形成し、垂直な側壁とした場合に比べて、上方狭口部３３の入口付近、つまり受入開口部３９の出口付近での樹脂ペレットおよびマスターバッチの滞留を防止でき、円滑な供給の流れを確保することができる。
【００３４】
また、中間広口部３４も傾斜側壁４３により形成されているため、中間広口部３４に達した樹脂ペレットおよびマスターバッチは、その傾斜側壁４３に案内されながら、円滑に混合されるので、より十分に混合される。そのため、たとえば、中間広口部３４を、上方狭口部３３から段部として形成し、垂直な側壁とした場合に比べて、中間広口部３４の入口付近での樹脂ペレットおよびマスターバッチの滞留を防止でき、円滑な供給の流れを確保することができる。
【００３５】
さらに、下方狭口部３５も、傾斜側壁４５を備えているので、下方狭口部３５に達した樹脂ペレットおよびマスターバッチは、その傾斜側壁４５に案内されながら、供給される方向に円滑に絞られるので、たとえば、下方狭口部３５を、中間広口部３４から段部として形成し、垂直な側壁とした場合に比べて、下方狭口部３５の入口付近、つまり中間広口部３４の出口付近での樹脂ペレットおよびマスターバッチの滞留を防止でき、円滑な供給の流れを確保することができる。なお、図２には具体的に示されないが、下方狭口部３５の垂直壁４４を流線形状として形成すれば、樹脂ペレットのより円滑な流れを確保することができる。
【００３６】
したがって、上方狭口部３３、中間広口部３４および下方狭口部３５のそれぞれを、傾斜側壁４２、４３および４５として形成することにより、ブレンダ部３７において、樹脂ペレットおよびマスターバッチの滞留の少ない、円滑な混合および供給の流れを確保することができる。
【００３７】
また、中間広口部３４が形成される傾斜側壁４３は、その傾斜角度が、この傾斜側壁４３と水平面４７とが交わる内方側の角度αにおいて樹脂ペレットの安息角よりも小さくなるように形成されているので、樹脂ペレットは、中間広口部３４に達すると、供給される方向に流されながら、安息角に沿って開口断面積が広がる方向に流される。そのため、樹脂ペレットおよびマスターバッチは、より一層、十分に混合される。
【００３８】
また、供給管１７の供給口１８は、その供給口１８の開口部の中心を通る中心線４６が、同心円状とされた上方狭口部３３、中間広口部３４および下方狭口部３５の中心を実質的に通るように配置されている。そのため、供給管１７の供給口１８から供給されるマスターバッチは、樹脂ペレットとともにそのまま上方狭口部３３の中心方向に絞られた後、中間広口部３４に達すると、樹脂ペレットに対して偏ることなく均一に混合され、その後、下方狭口部３５において、再び中心方向に絞られた後に成形機１１に供給されるようになる。したがって、マスターバッチは樹脂ペレットに対して偏ることなく均一に混合された状態で、成形機１１に供給されるので、より一層色むらなどの不良のない、良好な成形品を成形することができる。
【００３９】
また、アダプタ部３６の受入開口部３９の開口径、すなわち、上方狭口部３３の上端の開口径は、供給管１７の供給口１８の開口径よりも大径に形成されており、また、上方狭口部３３の下端の開口径、すなわち、中間広口部３４の上端の開口径は、供給管１７の供給口１８の開口径と実質的に同径に形成されており、さらに、中間広口部３４の下端の開口径、すなわち、下方狭口部３５における垂直壁４４で形成される開口部の開口径が、中間広口部３４の上端の開口径よりも大径に形成されている。
【００４０】
そのため、上方狭口部３３においては、樹脂ペレットが絞られながら流れる一方で、供給管１７の供給口１８から供給されるマスターバッチは、そのまま樹脂ペレットで同心円状に包まれながら流れて、中間広口部３４に流入され、中間広口部３４に達すると、両者は、開口断面積が広がる方向に、十分に広く流れることにより一気に効率的に混合される。したがって、より一層効率のよい混合が確保される。
【００４１】
なお、上方狭口部３３の上端の開口径は、必ずしも供給管１７の供給口１８の開口径よりも大径に形成する必要はなく、また、中間広口部３４の上端の開口径は、必ずしも供給管１７の供給口１８の開口径と実質的に同径に形成する必要はなく、樹脂ペレットが能力に応じてむらなく通過するまで絞られていればよい。
【００４２】
また、本実施形態では、供給装置としてシンクロフィーダ１０を使用して、主材料としての樹脂ペレットに、副材料としてのマスターバッチを混合して成形機１１に供給し、プラスチック成形品を着色形成するシステムを例にとって説明したが、本発明の粉粒体の供給装置は、２成分以上の粉粒体を連続供給するために使用されるのであれば、樹脂ペレットおよびマスターバッチを成形機１１に供給するものにその用途が限定されることなく使用される。
【００４３】
そのため、主材料および副材料としては、上記以外にも、たとえば、その他のプラスチック、セラミック、金属および食品などの種々の工業材料が使用され、また、いずれが主材料であるか副材料であるかを限定されることなく使用される。また、供給管１７は、その用途に応じて複数本設けてもよく、さらに、供給ホッパ１５の形状は適宜選択され、たとえば、下方を逆円錐状とすることなく、たとえば、円筒形状、円柱形状などとしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、上方狭口部３３、中間広口部３４および下方狭口部３５のそれぞれを、傾斜側壁４２、４３および４５として形成することにより、樹脂ペレットおよびマスターバッチの滞留を少なくして、円滑な混合および供給の流れを確保するようにしたが、その目的および用途に応じて、下方狭口部３５を、段部として、垂直な側壁により形成してもよい。また、本実施形態では、ブレンダ部３７を、上方狭口部３３、中間広口部３４および下方狭口部３５により形成したが、たとえば、下方狭口部３５を形成せずともよい。要は、中間広口部３４の上端と下端との断面積比が大きければよい。（なお、本実施形態では、上端と下端との断面積比が３〜６程度が好適であるが、それより大きくてもよい。）
さらに、本実施形態では、上方狭口部３３、中間広口部３４および下方狭口部３５を同心円状に配置して、そのそれぞれを円錐形状に形成したが、その目的および用途に応じて、同心円状に配置せずともよく、また、断面三角形や断面矩形状などの形状に成形してもよい。さらに、その目的および用途に応じて、供給口１８の開口部の中心を通る中心線４６を、上方狭口部３３、中間広口部３４または下方狭口部３５の中心を通るように配置せずともよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、主材料および副材料を、広口開口部において十分に混合しながら、連続的に供給することができる。そのため、たとえば、混練能力のあまり高くない成形機などに供給する場合においても、主材料および副材料が十分に混合された状態で成形機に供給することができるため、分散不良に基づく、たとえば、色むらなどの不良のない良好な成形品を成形することができる。
また、主材料および副材料は、狭口開口部において一旦絞られた後、広口開口部において一気に広がるように流れるので、材料の分散効果がより大きくなり、より一層効率的に混合されながら供給される。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、主材料および副材料は、傾斜側壁に案内されながら円滑に混合されるので、より十分に混合されながら連続的に供給される。また、広口開口部を段部として形成し、側壁を傾斜させないで形成した場合に比べて、広口開口部の入口付近での主材料および副材料の滞留を防止でき、円滑な供給の流れを確保することができる。
【００４８】
請求項３に記載の発明によれば、供給管の開口端部から供給される副材料は、広口開口部の中心に向かって流れるため、主材料に対して偏ることなく混合される。したがって、副材料を主材料に対して偏らせることなく均一に混合した状態で供給することができる。
【００４９】
請求項５に記載の発明によれば、主材料および副材料は、狭口開口部において一旦絞られた後、広口開口部において一気に広がるように流れるので、材料の分散効果がより大きくなり、より一層効率的に混合されながら供給される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉粒体の供給装置が使用されている成形システムの概略説明図である。
【図２】図１に示すシンクロフィーダの要部断面図である。
【図３】従来のマスターバッチの供給装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０  シンクロフィーダ
１５  供給ホッパ
１６  混合アタッチメント
１７  供給管
１８  供給口
３３  上方狭口部
３４  中間広口部
４３  傾斜側壁
【図１】
0004054127.tif 000002
【図２】
0004054127.tif 000003
【図３】
0004054127.tif 000004