【手続補正書】
【提出日】平成16年6月24日(2004.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同方向で回転する完全自己クリーニング形の多軸押出機によって製品を連続的に処理するための方法であって、この押出機のプロセス室が周面Ａｍ及び自由体積Ｖｆを有していて、この押出機の同様に滑らかな表面を有するスクリュー軸がこれらのスクリュー軸のそれぞれ固有の軸線を中心にしてのみ回転するようになっており、スクリューエレメントがスクリューねじ部の山において外径Ｄａを有し、スクリューねじ部の谷において内径Ｄｉを有している方法において、
この方法手順の範囲の少なくとも一部で、比Ｄａ／Ｄｉ＝１．３〜１．７における２軸式のスクリューエレメントのための比Ａｍ３／Ｖｆ２を１０２０よりも大きく設定することを特徴とする、周面と自由体積との特殊な比、若しくはスクリュー内径と外径との特殊な比を用いて、連続的な混合及び処理プロセスを行うための方法。
【請求項２】
押出機内で、少なくとも７Ｎｍ／ｃｍ３のトルク密度（スクリュー／軸間隔３毎のトルク）で開始する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
押出機において、少なくとも９Ｎｍ／ｃｍ３のトルク密度（スクリュー／軸間隔３毎のトルク）で開始する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
比Ｄａ／Ｄｉ＝１．５〜１．６３とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
２軸式のスクリューエレメントにおける比Ａｍ３／Ｖｆ２を１５００よりも大きく設定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
処理しようとする製品を汚染された及び／又は湿った重縮合物とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
処理しようとする重縮合物をポリエステルとする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
処理しようとする重縮合物をポリエステル−リサイクル品、特にＰＥＴボトル−リサイクル品とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
与えられた抽出物成分のうちの１つを、粉末状又は粒状のエラストマーとし、このエラストマー内に前もって少なくとも１つの充填物を混ぜておく、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
スクリューエレメントを密接して噛み合わせる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
押出機に、個別に駆動される少なくとも４つのスクリュー軸を設ける、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
押出機に、調節可能なコアと調節可能なケーシングとを設け、このコアとケーシングとを移動不能にする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
コアとケーシングとを別個に調節する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ケーシングを、別個に調節されるセグメントに区分けする、請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
押出機において、スクリュー軸を冠状、特に環状に配置する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
重縮合物を、方法経過中に溶融し、後で再硬化させ、方法経過中に重縮合物の温度が重縮合物の溶融温度より高くなっている時間全体を、約６０秒よりも短くする、請求項６記載の方法。
【請求項１７】
方法経過中に重縮合物の温度が重縮合物の溶融温度よりも高くなっている全時間を、約３０秒よりも短くする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
溶融物中の残留水含有量を２００ｐｐｍよりも大きくする、請求項１６又は１７記載の方法。
【請求項１９】
重縮合物の初期形状を、２００ｋｇ／ｍ３〜６００ｋｇ／ｍ３の範囲のばら荷密度を有するばら荷材料とする、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
フレーク状又は切片状の重縮合物を使用する、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
重縮合物−初期材料を溶融前に部分的に予備乾燥させる、請求項１６から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
揮発性の汚染物及び／又は崩壊生成物を重縮合物から取り出すためのガス抜き段階を行う、請求項１６から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
重縮合物を押出機内で固体状態にし、重縮合物を融点以下の温度に加熱し、重縮合物をガス抜きし、かつ／又は乾燥させ、この際に重縮合物のガス抜き、かつ／又は乾燥を固体状態で、雰囲気圧以下の温度で、かつ／又は不活性ガスを供給しながら行う、請求項１６から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
方法経過中に重縮合物が溶融物である全時間を、重縮合物が押出機内での溶融後にまだ押出機内に滞在している第１の時間区分と、まだ溶融している重縮合物が押出機の外で処理される第２の時間区分とに分ける、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の時間区分の長さを約１５秒よりも短くする、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の時間区分の長さを約１０秒よりも短くする、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
溶融された重縮合物を、押出機の外で溶融物濾過処理する、請求項２３から２６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
溶融された重縮合物を、押出機の外で、溶融ポンプを用いて処理する、請求項２３から２７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
重縮合物を固める際に、ペレットより成る粒状物質に加工する、請求項１６から２８までのいずれか１項記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】周面と自由体積との特殊な比、若しくはスクリュー内径と外径との特殊な比を用いて、連続的な混合及び処理プロセスを行うための方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した同方向に回転する多軸式の押出機によって連続的に処理するための方法に関する。
【０００２】
このような方法は、ドイツ連邦共和国特許第１９５３６２８９号明細書に記載されている。ここに記載された方法は、プラスチック特に樹脂及び粘塑性材料を２軸式押出機で処理するために用いられる。製品の処理中に製品品質に対する熱的、熱化学的及び純粋に機械的な不都合な影響を少なく維持するために、この方法においては押出機内における製品の滞在時間が短くされている。これは、高回転数で、かつ高いトルク密度で多量に処理することによって、得られる。しかしながらそれと同時に押出機内の自由体積（プロセス室体積）は変わらない大きさに維持されている。
【０００３】
この場合に発生する、機械的及び熱的な製品負荷は、特に例えばポリエステル等の重縮合物、又は例えばゴム混合物等のエラストマーを処理する場合、許容できない程度に高い製品損傷を招くことになる。
【０００４】
そこで本発明の課題は、冒頭に述べた方法を改良して、プロセス経過中の押出機内の高すぎる温度及び／又は長すぎる滞在時間によって品質を低下させる製品変化が発生するような、特に高粘性の製品（例えばポリマー；エマルションその他）を処理するために適した方法を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載した方法によって解決された。この場合に決定的なことは、押出機内の製品の滞在時間が著しく高い回転数のための必要とされることなしに短縮させられるということである。これは、押出機内の自由体積（プロセス室体積）を減少させることによって得られる。
【０００６】
請求項１に記載した方法においては、押出機のプロセス室が、滑らかな周面Ａｍ（ケーシング面）と、自由体積Ｖｆと、同様に滑らかな表面を有する、それぞれ固有の軸線を中心にしてのみ回転するスクリュー軸のスクリュー外径Ｄａと、スクリュー内径Ｄｉとを有しており、この場合、方法手順の範囲の少なくとも一部で、比Ｄａ／Ｄｉ＝１．３〜１．７における２軸式のスクリューエレメントのための比Ａｍ３／Ｖｆ２を１０２０よりも大きく設定するようにした。この場合、自由体積Ｖｆは、供給された成分の受容能力を表している。製品の各体積単位として、冷却／加熱及び製品のガス抜きのための大きい表面が提供される。それによって供給された抽出物の丁寧な（注意深い）処理及びひいては最終生成物の高品質が可能となる。押出機プロセス室の滑らかな周面によって、及び同様に自己クリーニング形のスクリュー軸の滑らかな表面によって、抽出機を完全に自己クリーニングするための能力が保証される。
【０００７】
抽出物の丁寧な処理は、できるだけ小さいスクリュー直径、及び６００Ｕｐｍ（ｒｐｍ）までの最小回転数を有する複数のスクリュー軸によって得られる。この場合に発生する剪断力及び捏ね力は、製品を丁寧に処理するように働く。複数のスクリュー軸に基づいて、表面と自由体積との間の高い比を有する短い（短時間の）方法部分長さが得られる。
【０００８】
別の混合装置と比較するためには、同じ自由体積をベースにしなければならない。
【０００９】
表面と自由体積との比は、別の混合装置と比較して同じ自由体積における状態に関連している。
【００１０】
押出機内で少なくとも７Ｎｍ／ｃｍ３、特に少なくとも９Ｎｍ／ｃｍ３のトルク密度（スクリュー／軸間隔３毎のトルク）で開始すれば、有利である。より大きいトルク密度は、同じ回転数においてより高い出力を可能にし、それによってより多量の装入量及びひいてはより短い滞在時間が可能となり、さらにそれによって方法経過中に供給された抽出物の加熱が減少され、ひいては熱による製品の損傷がより少なくなる。
【００１１】
高い駆動トルクと結びついて、より多量の装入量及びひいてはより短い滞在時間が実現される。これは製品温度に有利に作用する。
【００１２】
有利には比Ｄａ／Ｄｉ＝１．５〜１．６３が選択される。
【００１３】
比Ａｍ３／Ｖｆ２を、２軸式のスクリューエレメントにおいて１５００よりも大きく設定すれば有利である。
【００１４】
処理しようとする抽出物を、汚染された及び／又は湿った重縮合物、特にポリエステル、例えばボトル−リサイクル品とすれば有利である。本発明による方法は、このために特に有利である。何故ならば、特殊な大きい表面によって製品の乾燥及びガス抜きが良好に行われるので、重縮合物の揮発性の不都合な成分は高い程度で取り除かれるからである。この場合、特に重要なことは、重縮合物から水の分子を取り除くことによって、鎖状分子を加水分解し、及びひいては重縮合物の内在的な粘性を低下させることができる。大きい特殊な表面、及びそれによって改善された製品の冷却、及び場合によっては酸化した汚染物の改善されたガス抜きによって、鎖状分子の純粋に熱的な除去及び熱酸化的な除去が減少される。全体的に、製品の慎重な処理及びひいては高品質、及び方法の高い経済性が得られる。
【００１５】
方法手順の範囲の少なくとも一部で、２軸式のスクリューエレメントのための比Ａｍ３／Ｖｆ２を１０２０よりも大きく設定し、供給された成分をエラストマーとすれば、特に有利である。
【００１６】
大部分が楔状領域であることに基づいて、供給された成分特にエラストマーを可塑剤で濡らすための高い表面形成率が得られる。この場合も、特殊な大きい表面によって、大きい冷却面が得られ、これによって、大量の装入量及び高い軸方向速度と協働して、楔状領域において成分の丁寧な処理が得られる。スクリュー軸の低い回転数、高いトルク密度、小さい自由体積及び十分に大量の装入量によって、プロセス中の温度をあまり高くしないで済む。
【００１７】
本発明の別の有利な実施態様によれば、比Ａｍ３／Ｖｆ２を１５００よりも大きく設定するようにした。
【００１８】
また、エラストマーを、粉末状又は粒状のエラストマーとし、このエラストマー内に前もって少なくとも１つの充填物例えば粉末ゴムを混ぜておけば、有利である。
【００１９】
さらに、スクリューエレメントを密接して噛み合わされるように構成すれば有利である。このようにすれば、その自己クリーニング作用によって、製品に対する熱的負荷を小さくすることができる。
【００２０】
本発明の方法に従って、押出機に、個別に駆動される少なくとも４つのスクリュー軸を設ければ有利である。
【００２１】
押出機に、調節可能なコアと調節可能なケーシングとを設け、このコアとケーシングとを移動不能にし、この場合、必要に応じてコアとケーシングとを別個に調節できるようにすれば、冷却技術的なさらなる改善が得られる。このためには有利な形式で、ケーシングが、別個に調節されるセグメントに区分けされている。
【００２２】
本発明による方法は、押出機においてスクリュー軸を冠状、特に環状に配置することによって実施することができる。
【００２３】
有利な形式で、重縮合物を、方法経過中に溶融し、後で再硬化させるようにし、この場合、方法経過中に重縮合物の温度が重縮合物の溶融温度より高くなっている時間全体を、約６０秒よりも短く、有利には３０秒よりも短くすることができる。これによって、場合によっては加水分解の分解反応のために、短い時間だけが提供される。それによって、溶融物中の残留水含有量が２００ｐｐｍよりも大きい場合でも、０．０５ｄｌ／ｇよりも大きいＩＶ低下を考慮する必要なしに、処理することができる。
【００２４】
重縮合物の初期形状は、２００ｋｇ／ｃｍ３〜６００ｋｇ／ｍ３の範囲のばら荷密度を有するばら荷材料、つまり特にフレーク状又は切片状のばら荷材料とすることができる。
【００２５】
この場合、重縮合物−初期材料を溶融前に部分的に予備乾燥させるようにすれば有利である。それによって、安価な部分的乾燥と溶融状態における短い滞在時間との組み合わせによって、わずかなＩＶ分解を伴う最終生成物が得られる。有利には、揮発性の汚染物質及び／又は崩壊生成物を重縮合物から取り出すためのガス抜き段階が行われる。
【００２６】
有利には、重縮合物を押出機内で固体状態にし、重縮合物を融点以下の温度に加熱し、この場合、重縮合物をガス抜きし、かつ／又は乾燥させるようにした。重縮合物のガス抜き、かつ／又は重縮合物の乾燥は固体状態で、雰囲気圧（大気圧）以下の温度で、かつ／又は不活性ガスを供給しながら行う。
【００２７】
本発明の方法によれば特に、方法経過中に重縮合物が溶融状態にある全時間を、重縮合物が押出機内での溶融後にまだ押出機内に滞在している第１の時間区分と、まだ溶融している重縮合物が押出機の外で処理される第２の時間区分とに分けるようにし、この場合、第１の時間区分を有利には約１５秒よりも短くした。前記第１の時間区分の長さを約１０秒よりも短くすれば、特に有利である。
【００２８】
溶融された重縮合物を押出機の外で処理する場合、汚染物質粒子を析出させるために溶融濾過の段階が含まれている。必要な圧力を形成するために、有利には溶融ポンプが使用される。このために、溶融ポンプと溶融フィルタとがプロセス中に組み込まれ、本発明に従って短い滞在時間が維持される。
【００２９】
重縮合物は、これを固める際に、ペレットより成る粒状物質に加工することができる。
【００３０】
従って本発明は、最終生成物の品質を高めて、全プロセスの経済性を高めるために、粘性及び粘弾性の材料例えば熱可塑性樹脂及びエラストマーが可能な限り丁寧に、しかもできるだけ大量の装入量で処理することができる方法を提供することである。本発明によれば、混合、冷却／加熱（熱交換）及びガス抜き（材料交換）等の重要なプロセス課題を、同時に、しかも高い効率で実施することができる。
【００３１】
この方法を実施するための装置として、例えば同方向で回転する多軸式押出機、特に環状の１２軸式押出機が適している。この場合、別の形状、例えば非環状の多軸式押出機又は、別の軸数を有する環状の多軸式押出機が使用される。
【００３２】
できるだけ小さい構造の処理機械におけるプロセス課題のために、できるだけ大量の処理量（高い装入量）が得られるようになっていれば、本発明による方法の経済性は改善される。
【００３３】
製品を丁寧に処理することによって、特に次のような品質特徴の改善が得られる：
・最終生成物の損傷率、例えば熱的な製品損傷が減少された。
【００３４】
・最終生成物の機械的特徴の品質、例えばばらつき率が改善された。
【００３５】
製品の丁寧な処理は、次の特徴によって得られる：
・必要な高い、しかしながら一様な剪断負荷
・押出機内の短い滞在時間
・大量の装入量
・高い比の特殊な表面／自由体積（Ａｍ３／Ｖｆ２）
・自己クリーニング形のスクリューエレメントを使用したことに基づく固有の滞在時間多様性
本発明は、まず、製品品質に関連している高い装入量を実現することができるような高いトルク密度を用いることである。
【００３６】
このプロセス課題は、本発明によれば特に以下の特徴によって高い効率で実施することができる：
・材料の頻繁な積み替え
・特殊な表面／自由体積（Ａｍ３／Ｖｆ２）の高い比、しかも同時に高い表面形成率（熱交換及び材料交換）
この方法が基づくところの多軸形押出機においては、多数の楔状部が存在しており、これに対して自由体積は非常に小さく維持される。この機械の利点は、製品の分配、細分化及び積み替えが改善されたという点にある。
【００３７】
本発明によれば、環状の１２軸式押出機を用いた本発明の方法と、２軸式押出機を用いた方法との比較が行われた。
【００３８】
１２軸式押出機においてはスクリューの１回転毎に材料の積み替えが、２軸式押出機の１２倍行われる。つまり、２軸式押出機に対する１２軸式押出機の積み替え比Ｕは：
Ｕ＝１２：１
である。
【００３９】
製品の分配、細分化及び積み替えは、自由体積２、Ｖｆ２に対する楔状面３の比より成る無次元の指数によって特徴付けられる。
【００４０】
この方法の調節及びガス抜き効率は、自由体積２（Ｖｆ２）に対する表面３（Ａｍ３）の比より成る無次元の指数によって特徴付けられる。
【００４１】
多軸式押出機においては、大きい表面（スクリュー及びケーシング表面）が提供され、これに対して自由体積は非常に小さく維持されている。従って、この機械における方法の別の利点は、特殊な表面／体積の高い比を利用することにある。
【００４２】
無次元の指数は、孔表面３、Ａｍ３と、自由体積２、Ｖｆ２との比によって形成されている。
【００４３】
環状の１２軸式押出機を用いた実験によれば、この機械は、良好な分配、細分化、冷却及びガス抜きが基礎であるプロセスのために適していることが分かった。