(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ一組で同方向に回転し、二つ一組で完全な自己拭き取りをするスクリューであって、２条以上のスクリュー条数Ｚ、中心線距離Ａおよび外直径ＤＥを有するものを備えた多軸スクリュー押出機用スクリュー要素を用いて、プラスチック組成物を押し出すためのプロセスにおいて、
一組の上記要素の先端角度の合計は、ゼロより大きく、
0005640000.tif 000008
よりも小さくて、
上記スクリュー形状の直径に対して０．１から０．００１までの範囲にあるクリアランスが、上記スクリュー要素とバレルとの間および／または隣接する上記スクリュー要素の間にあることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
請求項１に記載のプロセスにおいて、
いずれの場合にも、駆動および従動のスクリュー形状のスクリュー要素の形状は、０以上Ａ以下の大きさの半径を有する６×Ｚ個以上の円弧からなり、
上記円弧は、端点で互いに接線方向に結合することを特徴とするプロセス。
【請求項３】
請求項２に記載のプロセスにおいて、
いずれの場合にも、上記駆動および従動のスクリュー形状の対応する円弧として知られているものの一組の上記スクリュー要素は、
対応する円弧の上記角度が同じ大きさであり、
対応する円弧の上記半径の合計が上記中心線距離と等しく、
上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点と上記円弧の端点との間の接続線の各１つが、上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点と上記円弧の端点との間の接続線の各１つに対して平行に走り、
上記円弧の上記中心点から始まり、上記駆動スクリュー形状の上記円弧の端点がある方向は、いずれの場合にも、上記従動スクリュー形状の上記円弧の中心点から始まり、上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の端点がある方向に対して逆向きであり、
上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点と上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点との間の距離は、上記中心線距離に対応し、
上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点と上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点との間の接続線は、上記駆動スクリュー形状の回転点と上記従動スクリュー形状の回転点との間の接続線と平行であり、
上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点が上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点と同じであるために移動しなければならない方向は、上記駆動スクリュー形状の上記回転点が上記従動スクリュー形状の上記回転点と同じであるために移動しなければならない方向と同じであることを特徴とするプロセス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記スクリュー要素の形状の少なくとも１つの先端円弧に、半径が０より大きく、上記スクリュー直径の０．１倍より小さい次の円弧があることを特徴とするプロセス。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記スクリュー要素の先端円弧および溝円弧は、形状の外周に交互にあることを特徴とするプロセス。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記スクリュー要素は、上記スクリュー要素の上記条数に対応する幾つかの対称軸を有することを特徴とするプロセス。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記スクリュー要素は、点対称を有するが、鏡面対称を有しないことを特徴とするプロセス。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記スクリュー要素は、運搬要素として構成されていることを特徴とするプロセス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記スクリュー要素は、脱気または運搬ゾーンで使用されることを特徴とするプロセス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
上記プラスチック組成物は、熱可塑性プラスチックまたはエラストマであることを特徴とするプロセス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロセスにおいて、
使用される上記熱可塑性プラスチックは、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、特にポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエーテル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、フッ化ポリマー、特にポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルフォン、ポリオレフィン、特にポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリイミド、ポリアクリレート、特にポリ（メチル）メタクリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー、特にポリスチレン、スチレンコポリマー、特にスチレン−アクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、または上記熱可塑性プラスチックのうちの少なくとも２つの混合物であることを特徴とするプロセス。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロセスにおいて、
ポリカーボネートまたは他のポリマーを有するポリカーボネートの混合物が、上記熱可塑性プラスチックとして使用されることを特徴とするプロセス。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプロセスにおいて、
上記ポリカーボネートは、相境界法または溶融エステル交換法によって製造されたことを特徴とするプロセス。
【請求項１４】
請求項１０に記載のプロセスにおいて、
使用される上記エラストマは、スチレン‐ブタジエンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、ハロブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、ポリウレタンゴム、熱可塑性プラスチックポリウレタン、グタペルカ、アクリレートゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴム、または上記エラストマのうちの少なくとも２つの組合せであることを特徴とするプロセス。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載のプロセスにおいて、
フィラーか、補強剤か、ポリマー添加物か、有機または無機の顔料か、これらの混合物が、上記ポリマーに混合されることを特徴とするプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特有のスクリュー形状を有する多軸スクリュー押出機を用いて、プラスチック組成物、特にポリマー溶融物およびポリマー溶融物の混合物、とりわけ熱可塑性プラスチックおよびエラストマ、特に好ましくはポリカーボネート、およびポリカーボネート混合物、また、固体、液体、ガス、他のポリマー、または改良された光学的性質を有する他のポリマー混合物などの他の物質を混入して押し出すプロセスに関する。
【０００２】
押出（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）は、ポリマーの生産、コンパウンディング（ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ）、および加工において知られているプロセスである。［１］（［１］＝同方向回転２軸スクリュー押出機、ハンザー出版社（Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ），ミュンヘン，２００７）で総合的に説明されているように、押出は、ここ及び以下において、同方向に回転する２軸または多軸のスクリュー押出機による物質または物質混合物の処理を意味するために用いられる。
【０００３】
押出中のプラスチック組成物の処理は、１以上の動作、例えば、運搬、溶解、分散、混合、液体成分の排除、脱気、および加圧を含む。
【０００４】
ポリマーの生産において、押出は、例えば、ポリマー（［１］、１９２頁から２１２頁）から、モノマーや残存溶媒などの揮発性の成分を取り除き、重付加反応および重縮合反応をさせて、任意にポリマーを溶解および加工して、任意に添加物をポリマーに混合するのに役立つ。
【０００５】
ポリマーコンパウンディングの間、押出は、添加物、助剤、補強剤、および色を有するポリマーの混合物を生産し、また、例えば、化学組成、分子量または分子構造が違う様々なポリマー混合物を生産するのにとりわけ使用される（例えば［１］、５９頁から９３頁参照）。コンパウンディングは、従来と同じように溶解されているプラスチック原料を使用して、フィラー、および／または、補強剤、可塑剤、結合剤、スリップ剤、安定剤、色などをポリマーに加え、組み込み、かつ混合して、ポリマーを完成したプラスチック成形組成物（またはコンパウンド）に加工することを含む。また、コンパウンディングは、例えば空気や水などの揮発性成分の除去をしばしば含んでいる。また、コンパウンディングは、例えばグラフティング（ｇｒａｆｔｉｎｇ）、官能基の変更、または分子量を意図的に増減することによる分子量変更などの化学反応を含んでいても良い。
【０００６】
一般的に知られているように、また、例えば、［１］の１６９頁から１９０頁に記載されているように、混合は分配混合と分散混合とに区別される。分配混合は、特定の容量における様々な成分の一様な分配を意味するために用いられる。分配混合は、例えば、類似のポリマーが混合されるときに起こる。分散混合では、固体の粒子、流体液滴または気泡が、まず細分される。細分化は、例えば、ポリマー溶融物と添加物との間の界面における表面張力に打ち勝つために、順次十分な大きさの剪断力を適用することを伴う。混合は、分配混合および分散混合を意味することが、以下で常に理解される。
【０００７】
溶融体の運搬および加圧が文献［１］の７３頁以降に記載されている。上記溶融体の運搬領域は、１つの加工領域から次の加工領域まで生産物を輸送して、フィラーを引き込むのに役立つ。溶融体の運搬領域は、一般的に、例えば、１つの加工領域から次の加工領域への生産物の輸送中、脱気中および保持領域内で、部分的に満たされている。
【０００８】
ポリマー加工の間、ポリマーは、半製品、すぐに使える製品、または部品の各形態に好ましくは変換される。例えば、加工は、射出、押出、フィルム押出、カレンダー加工、またはスピニング加工で生産されうる。また、加工は、例えば加硫などの化学修飾と同様に、ポリマーにフィラー、補助剤、および添加物を混合することを含みうる。
【０００９】
当業者が知っているように、ポリマー押出は、２軸または任意で３軸以上のスクリュー押出機で有利に成形される。
【００１０】
同方向回転の２軸または任意で多軸のスクリュー押出機、特にそのロータが完全自己拭き取り式であるものは、長い間知られている（ドイツ特許８６２６６８号）。完全自己拭き取り形状の原則に基づく押出機は、ポリマーの生産、コンパウンディング、および加工において、多くの異なる用途に用いられてきた。そのような押出機は、良好な混合作用、良好な脱気作用、および良好なポリマー溶融作用を有することが知られている。ポリマー溶融物が表面に付着し、伝統的な加工温度で時間と共に分解することが、完全自己拭き取りスクリューの自己清掃作用によって妨げられるので、上記押出機は、押出機で生産された生産物の品質において利点を提供する。例えば、クレメンス・コールグリューバー（Ｋｌｅｍｅｎｓ  Ｋｏｈｌｇｒｕｂｅｒ）、同方向回転２軸スクリュー押出機，ハンザー出版社（Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ），ミュンヘン，２００７，９６頁以降［１］には、完全自己拭き取りスクリュー形状を製作するための規則が提示されている。１条，２条，および３条ねじ形状のデザインは、［１］に記載されている。
【００１１】
スクリュー先端部の領域において特に大きな量のエネルギーが、上記溶融物内に散逸し、それが生産物に局所的に激しい過熱をもたらすことは、当業者に知られている。このことは、例えば、［１］の１６０頁以降に説明されている。この局所的な過熱は、生産物に対して、例えば、におい、色、化学組成、分子量の変化のような悪影響、またはゲル粒子か細粒のような生産物での非均一性の形成をもたらす。大きい先端角度はこの点で特に有害である。
【００１２】
現代の２軸スクリュー押出機は、ビルディング・ブロック方式がある。この方式では、様々なスクリュー要素がコアシャフトに取り付けられうる。このように当業者は、２軸スクリュー押出機を手持ちの特定の作業に適合させうる。１条スクリュー形状は、大きい先端角度による過度に高いエネルギー入力があるため、通例、２条ねじおよび３条ねじ形状を有するスクリュー要素が今日使用されている。
【００１３】
先行技術文献［１］（例えば、１０１頁参照）によると、完全な自己拭き取りスクリュー要素の形状は、以下の独立変数である条数Ｚ、中心線距離Ａ、および（完全な自己拭き取り形状の直径ＤＥに対応する）バレル直径によって規定されている。ここで条数は、外面を拭き取る各要素の円弧の数である。回転中心に対して、どのような円弧の角度も、先端角度ＫＷ０と呼ばれる。先端角度によって定義された領域では、形状の外半径はバレル半径と等しい。従来技術によると、ＫＷ０は、手持ちの作業に適切に調整されうる独立変数ではないが、代わりに式１の結果である。
0005640000.tif 000002
ここで、ＫＷ０は、半径における完全な自己拭き取り形状の先端角度であり、πは、円の円周長さを円の半径に関連づける定数（π＝３．１４１５９）である。密接に互いにかみ合う一組の要素の両要素にわたる先端角度の合計ＳＫＷ０は、必ず、
0005640000.tif 000003
【００１４】
直接自己拭き取りスクリュー形状は２軸スクリュー押出機に直接挿入され得るのではなく、スクリュー要素とバレルとの間および／またはスクリュー要素自体の間に、いくらかのクリアランスがなければならないことを当業者は知っている。当業者は、完全な自己拭き取りスクリューの外形に基づき、実際のスクリュー形状のための形状データを得るため、例えば［１］における例によって記載されているような既知の方法を用いる。［１］の２８頁ｆｆは、要素を運搬するための様々な可能性のある戦略が記載されている。上記参考文献に提示されている縦断面オフセットまたは立体的なオフセットが用いられているとき、実際のスクリューの先端角度ＫＷＡ０は、角度ＫＷ０に関して［１］の１００頁に例示されているように、より小さくなる。特に、上記スクリュー間の大きなクリアランスは、減少したＫＷＡ０につながる。しかしながら、上記スクリュー間の大きなクリアランスは、先端角度を減少させて、不利である。なぜなら、そのことは、スクリューによって与えられる相互の自己清掃効果の量を減少させて、長い滞留時間がスクリュー要素の表面で起こり、局所的な生産物の劣化および生産物の品質の低下につながるからである。また、当業者は、運搬作用および圧力上昇に関連して、クリアランスの拡大がスクリュー要素の有効性を損なうので、どのような加工作業を無事完了するためにも、過度のクリアランスを避けることが必要となることを知っている。
【００１５】
したがって、課題は、ポリマーを押し出し、かつ、ゲル化を減らすための自己清掃の質的利点と低温の質的利点とを兼ね備える加工を見つけることであった。
【００１６】
上記課題は、特有の形状を有するスクリュー要素が用いられ、密接に互いにかみ合って、同方向に回転して脱気する押出機が使用されることで、驚くほど達成される。
【００１７】
したがって、本発明は、二つ一組で同方向に回転し、二つ一組で完全な自己拭き取りをする２条以上のスクリューを有し、同方向に回転して、密接に互いにかみ合う脱気押出機を用いて、プラスチック組成物、特にポリマー溶融物およびポリマー溶融物の混合物、とりわけ熱可塑性プラスチックおよびエラストマ、特に好ましくはポリカーボネートおよびポリカーボネート混合物をコンパウンディングするためのプロセス、また、例えば固体、液体、ガス、または他のポリマー、または他のポリマー混合物などの他の物質を混入するプロセスを与える。そして、本発明は、一組の上記要素の全先端角度の合計（ＳＫＷ）が、０より大きく次式より小さい範囲で自由に選択できることを特徴としている。
0005640000.tif 000004
ここでＺはスクリュー条数であり、Ａは２つのスクリュー要素間の中心線距離であり、ＤＥはスクリュー要素の外径である。本発明に係るスクリュー要素のスラスト面および裏面の形状は、要求通りに個々に設計されうる。また、上記条の形状を定める縁は、要求通りに丸みをつけられ得る。
【００１８】
本発明は、ここでは、独立したスクリュー要素およびコアシャフトを有するスクリューからなる現在の伝統的なモジュール構成に限られるものではなく、一体構造のスクリューにも限られない。「スクリュー要素」という用語はまた、一体構造のスクリューを意味するためにも用いられるべきである。
【００１９】
本発明に係るスクリュー要素の条数Ｚは、好ましくは、２，３，４，５，６，７または８、特に好ましくは２から４である。
【００２０】
スクリュー形状の外半径は、ＲＥ＝ＤＥ／２であり、内直径はＤＫであり、内半径は、ＲＫ＝ＤＫ／２である。したがって、Ａ＝ＲＥ＋ＲＫは、常に真である。
【００２１】
本発明に係るスクリュー要素の駆動および従動形状である「スクリュー形状」は、互いに接線方向に結合する円弧で構成されている。本発明に係るスクリュー要素の駆動および従動形状は、少なくとも６×Ｚ個の円弧で常に構成されている。
【００２２】
円弧の大きさは、その円弧の中心角とその円弧の半径で定義される。円弧の角度という簡略化された用語は、以下では、円弧の中心角を意味するために使用される。円弧の位置は、円弧の中心点の位置を通り、円弧の２つの端点の位置で定義される。
【００２３】
上記スクリュー要素の形状は、１つ以上の円弧が大きさゼロの半径を有する極限では、１つ以上のキンクを有する。
【００２４】
２軸スクリュー押出機における第１のスクリューの所定のスクリュー形状（「駆動形状」）は、隣接している第２のスクリューのスクリュー形状（「従動形状」）を明確に作る。したがって、上記２軸スクリュー押出機の第１のスクリューのスクリュー形状は、駆動スクリュー形状として知られている一方、上記２軸スクリュー押出機の隣接している第２のスクリューのスクリュー形状は、従動スクリュー形状として知られている。多軸スクリュー押出機の場合においては、隣接しているスクリューは、常に駆動スクリュー形状と従動スクリュー形状とで交互に構成される。
【００２５】
本発明に係るスクリュー形状は、常に閉じられていて凸である。各要素の独立した円弧の角度の合計は、常に２πである。
【００２６】
本発明に係るスクリュー要素の特徴は、いずれの場合にも、従動スクリュー形状の円弧が、駆動スクリュー形状の円弧に「対応する」ということである。「対応する」というのは以下を意味する。
・対応する円弧の上記角度が同じ大きさであり、
・対応する円弧の上記半径の合計が上記中心線距離と等しく、
・上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点と上記円弧の端点との間の接続線の各１つが、上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点と上記円弧の端点との間の接続線の各１つに対して平行に走り、
・上記円弧の上記中心点から始まり、上記駆動スクリュー形状の上記円弧の端点がある方向は、いずれの場合にも、上記従動スクリュー形状の上記円弧の中心点から始まり、上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の端点がある方向に対して逆向きであり、
・上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点と上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点との間の距離は、上記中心線距離に対応し、
・上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点と上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点との間の接続線は、上記駆動スクリュー形状の回転点と上記従動スクリュー形状の回転点との間の接続線と平行であり、
・上記駆動スクリュー形状の上記円弧の中心点が上記従動スクリュー形状の上記対応する円弧の中心点と同じであるために移動しなければならない方向は、上記駆動スクリュー形状の上記回転点が上記従動スクリュー形状の上記回転点と同じであるために移動しなければならない方向と同じである。
【００２７】
図１は、２つの対応する円弧の例を示している。駆動スクリューの回転中心点はＤＲであり、従動スクリューの回転中心点はＤＬである。この図では、円弧１は駆動円弧であり、円弧１’は従動円弧である。
【００２８】
本発明に係るスクリュー要素の駆動スクリュー形状は、Ｚ個の円弧を有し、これらの円弧の半径はＲＥと等しく、それらの円弧の中心点は回転中心点（「先端円弧」）と一致する。
【００２９】
本発明に係るスクリュー要素の駆動スクリュー形状は、Ｚ個の円弧を有し、これらの円弧の半径はＲＫと等しく、それらの円弧の中心点は回転中心点（「溝円弧」）と一致する。上記対応する同様の従動スクリュー形状は、Ｚ個の先端円弧とＺ個の溝円弧とを有する。
【００３０】
本発明に係る駆動スクリュー形状の先端円弧および溝円弧の角度の合計は、０より大きく、
0005640000.tif 000005
より小さい範囲で自由に選択できる。
【００３１】
駆動および従動スクリュー形状の全ての先端円弧の角度の合計は、本発明に係る駆動スクリュー形状の先端角度と溝角度との合計と等しくて、０より大きく、
0005640000.tif 000006
より小さい。
【００３２】
本発明のプロセスにおいて使用されるようなスクリュー要素の１つの好適なデザインにおいて、先端円弧および溝円弧の配置は、上記形状の外面周りに交互にある、すなわち、上記外面周りに、それぞれの先端円弧に続く溝円弧とそれぞれの溝円弧に続く先端円弧があるような配置である。上記従動スクリュー形状のための配置の結果は、必ず、先端円弧および溝円弧の配置は、上記形状の外面周りに交互にある、すなわち、上記外面周りに、それぞれの先端円弧に続く溝円弧とそれぞれの溝円弧に続く先端円弧があるような配置になることである。
【００３３】
１つの好適なデザインにおいて、本発明おいて使用されるスクリュー要素は、偶数ＺについてπＺだけの、上記形状の各回転中心点周りの回転を除いて、両方のスクリュー上で同一の形状を有する。
【００３４】
別の好適な実施形態において、本発明おいて使用されるスクリュー要素は、上記形状のそれぞれの回転点に関して点対称であって、鏡面対称ではない。
【００３５】
別の好適な実施形態において、本発明おいて使用されるスクリュー要素は、上記先端円弧および上記溝円弧の中央を通る線に関して対称である。そして、条数Ｚのスクリュー要素は、２×Ｚ個の対称線を有する。
【００３６】
上記スクリュー要素は、好ましくは運搬要素として使用される。運搬要素は、（例えば［１］，２２７〜２４８頁参照）上記スクリュー形状が軸方向に連続して螺旋状に回転して延在しているところに特色があることが知られている。上記運搬要素は、右廻り方向または左廻り方向の条を有していてもよい。上記運搬要素のピッチは、好ましくは、上記中心線距離の０．１倍から１０倍の範囲にある。ここで、上記ピッチは、上記スクリュー形状の完全な１回転に必要な軸長を意味するために用いられる。また、運搬要素の軸長は、好ましくは、上記スクリュー直径の０．１倍から１０倍の範囲にある。
【００３７】
本発明に係るスクリュー要素のスクリュー形状のために、上記スクリュー形状の直径に対して、０．１から０．００１、好ましくは０．００２から０．０５、特に好ましくは０．００４から０．０２までの範囲にあるクリアランスが用いられる。上記クリアランスは、当業者に知られているように、スクリューとバレルとの間およびスクリューとスクリューとの間で異なるまたは同じ寸法であってもよい。また、上記クリアランスは、一定でもまたは上述した範囲内で可変してもよい。また、上記クリアランス内で、スクリュー形状を変位させることも可能である。所定の、完全自己拭き取りスクリュー形状からクリアランスを有するスクリュー形状を得るための方法は、当業者に知られている。これを達成するための公知の方法は、例えば、［１］の２８頁以降に記載された、中心線距離の拡大、縦断面オフセット、および立体的なオフセットの可能性である。これらは全て当業者に知られている。中心線距離拡大の場合、比較的小さな直径のスクリュー形状が構築されは、スクリュー間のクリアランスの量だけ、さらに離して配置される。縦断面オフセット法では、縦断面形状カーブ（それぞれの要素の回転軸に対して平行）は、回転軸の向きに、上記形状カーブに対して垂直に内側へ、上記スクリュー間のクリアランスの半分だけ変位される。３次元オフセット法では、スクリュー要素が互いに掃除する三次元曲線から始めて、上記スクリュー要素は、スクリューとスクリューとの間のクリアランスの半分だけ、完全な自己拭き取り形状の表面に対して直交方向にサイズが縮小される。上記縦断面オフセット法および３次元オフセット法が好ましいが、特に上記３次元オフセット法が好ましい。
【００３８】
図２は、従来技術から知られている２条スクリュー要素の形状の断面図を示す。中心線距離は４８ｍｍ、スクリュー形状の外径は５８ｍｍ、内径は３８ｍｍに対応し、先端角度ＫＷ０は、ラジアンで表して０．３７８８（２１．７°に対応）である。全ての先端角度の合計ＳＫＷ０は、ラジアンで表して１．５１５２である。
【００３９】
図３ａおよび図３ｂは、本発明おいて使用される２条スクリュー要素の、上記駆動スクリュー形状の部分形状Ｘとそれに対応する上記従動スクリュー形状の部分形状Ｙとの断面図の一例としてのダイヤグラムを示す。上記部分形状Ｘは、円弧１，２，３，４，５，および６によって形成されている。上記部分形状Ｙは、上記部分形状Ｘのそれぞれの円弧に対応する円弧１’，２’，３’，４’，５’，および６’によって形成されている。上記円弧は、円弧のそれぞれの中心点Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍ６およびＭ１’，Ｍ２’，…，Ｍ６’および円弧のそれぞれの角度および半径（図３ａ参照）によって明確に定義されている。
【００４０】
本実施例において、上記中心線距離は４８ｍｍ、スクリュー形状の外径は５８ｍｍ、内径は３８ｍｍである。上記円弧１は、駆動部分形状の先端円弧であるのに対し、円弧６は、溝円弧である。円弧２の半径は０、すなわち、駆動形状は先端円弧においてキンクを有している。
【００４１】
図３ｂにおいて、より分かり易くするために、円弧と中心点の符号を取り除いた。上記部分形状ＸおよびＹは、図３ａに示す部分形状と同じである。
【００４２】
図４は、図３ａおよび３ｂに示す部分形状が連続した点対称である場合に、図３ａまたは図３ｂに示す点対称のスクリュー形状を有する、本発明において使用されるスクリュー要素の断面図のダイヤグラムを示す。全ての先端角度は、０．１７４５４ラジアン（１０°）と同じであって、等しい。一例として、先端角度ＫＷは図面に含まれている。全ての先端角度の合計ＳＫＷは０．６９８ラジアンで、従来技術の要素の半分以下である。これは従来技術より著しい利点である。このスクリュー形状の別の利点は、回転方向が時計回りである場合に、スラスト面がバレルに関して裏側より著しく大きい角度を形成し、部分的に満たされている場合に、これが再び、著しく低いエネルギー入力につながることである。回転方向は等しく逆にすることができて、これによって、先端における伸長増大につながる。
【００４３】
図５は、鏡面および点対称のスクリュー形状を有する、本発明において使用されるスクリュー要素の断面図のダイヤグラムを示す。本実施例において、上記中心線距離は４８ｍｍ、スクリュー形状の外径は５８ｍｍ、内径は３８ｍｍに対応し、それぞれの先端角度は、０．１７５ラジアン（１０°）である。一例として、先端角度ＫＷは図面に含まれている。全ての先端角度の合計ＳＫＷは０．６９８１３ラジアンで、従来技術の要素における先端角度の合計の半分以下である。ここで利点は、低いエネルギー散逸である。
【００４４】
図９ａは、本発明に係る点対称および鏡面対称のスクリュー要素の一例における２つの対応する部分形状Ｘ１（駆動スクリュー形状）およびＹ１（従動スクリュー形状）を示す。上記部分形状Ｘ１は、上記円弧１，２，および３によって形成されている。上記部分形状Ｙ１は、上記対応する円弧１’，２’，および３’によって形成されている。回転点の分離は、１に標準化されている。直線ＦＰは円弧３の接線である。表１は、半径、角度、円弧の始点、および円弧の中心点を示す。
【００４５】
表１は、図９ａ，９ｂ，および９ｃに示す、本発明に係るスクリュー要素の部分形状ＸおよびＹの幾何学的な変数を示す。
0005640000.tif 000007
【００４６】
図９ｂは、本発明に従う、ミラーリング、外挿、および回転を経て、図９ａから得られる完全自己拭き取り形状を示す。この完全自己拭き取りスクリュー形状の先端角度ＫＷは、０．１５９８ラジアンである。全ての先端角度の合計ＳＫＷは、０．３１９６ラジアンである。先行技術の完全自己拭き取り形状について、先端角度ＫＷ０は０．３９９ラジアンであり、全ての先端角度の合計ＳＫＷ０は、０．７９９ラジアンである。
【００４７】
図９ｃは、図９ｂの完全自己拭き取りスクリュー形状から始まって、上記３次元オフセット法を用いることによって構成された形状を示す。バレルの直径は０．６１であり、バレルとスクリューδとの間、スクリューとスクリューｓとの間のクリアランスは、いずれの場合でも０．０２である。ピッチは、１．２である。
【００４８】
この形状の実際の先端角度は、ＫＷＡ＝０．２０８である。全ての実際の先端角度ＳＫＷＡは、０．３１９ラジアンである。
【００４９】
図９ｄは、図９ｃにおけるのと同一のクリアランスおよび同一のピッチを有する、先行技術に対応する形状を示す。上記形状の実際の先端角度ＫＷＡ０は０．３２９ラジアンであり、上記形状の実際の先端角度の合計は０．６５８である。
【００５０】
本発明によって、非常に効率的に押し出されうる一方、生産物の穏やかな処理が同時に確保されるプラスチック組成物は、例えば懸濁液、ペースト、ガラス、セラミック組成物、溶解金属、プラスチック、プラスチック溶融物、ポリマー溶液、エラストマおよびゴム組成物である。
【００５１】
プラスチックおよびポリマー溶液が好ましくは使用され、特に好ましくは熱可塑性プラスチックポリマーである。好適な熱可塑性プラスチックポリマーは、好ましくは、一連の、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、特にポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエーテル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、フッ化ポリマー、特にポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルフォン、ポリオレフィン、特にポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリイミド、ポリアクリレート、特にポリ（メチル）メタクリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー、特にポリスチレン、スチレンコポリマー、特にスチレン−アクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーおよびポリ塩化ビニルのうちの少なくとも１つである。上述したプラスチックの混合物は、同様に好ましくは使用される。ここで、プラスチックの混合物は、２以上のプラスチックの組み合わせであることが当業者によって理解されている。ポリカーボネートおよびポリカーボネートの混合物に特定の選択物が与えられ、ポリカーボネートが特別よく好まれる。ポリカーボネートは、例えば、界面法または溶融エステル交換法を使用して得られる。
【００５２】
さらに好適な供給材料は、ゴムである。好適なゴムは、好ましくは、一連の、スチレン‐ブタジエンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、ハロブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、ポリウレタンゴム、熱可塑性ポリウレタン、グタペルカ、アクリレートゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴムのうちの少なくとも１つである。上記ゴムの２以上の合成、または１以上のプラスチックを有する１以上のゴムの合成も、もちろん可能である。
【００５３】
これらの熱可塑性プラスチックおよびエラストマは、その物質だけか、フィラーおよび補強剤の混合物として、特にグラスファイバーなどや、相互に混合した、または他のポリマーを混合した混合物、または従来のポリマー添加物を混合した混合物として使用されうる。
【００５４】
好適な一実施形態において、プラスチック組成物、特にポリマー溶融物、およびポリマー溶融物の混合物は、混合された添加物を有する。これらは、ポリマーとともに固体、液体または溶液として押出機に収容されうる。または、少なくともいくつかの添加物、または全ての添加物が、サイドストリームを経由して押出機に供給される。
【００５５】
添加物は多くの異なる特性をポリマーに与えうる。添加物は、例えば、着色剤、顔料、処理補助物、フィラー、酸化防止剤、補強剤、ＵＶ吸収および光安定剤、金属不活性化剤、過酸化物捕捉剤、基礎安定剤、核形成剤、安定剤、または酸化防止剤としてのベンゾフランおよびインドリノンアクティブ、離型剤、難燃剤添加物、帯電防止剤、染料調合剤および溶融安定剤であってもよい。これらの例は、カーボンブラック、グラスファイバー、粘土、雲母、グラファイト繊維、二酸化チタン、炭素繊維、カーボンナノチューブ、イオン液体および天然繊維である。
【００５６】
上記方法が様々なポリマーに使用されるとき、上記利点は、押出プロセスのタイプおよびプラスチック組成物のタイプによって変化する。
【００５７】
ポリエチレンおよびポリエチレンコポリマーを押し出すとき、過度に高い温度は、分子量、分岐、および架橋の増加をもたらす。その上、ポリエチレンおよびポリエチレンコポリマーは、当業者に知られている自動酸化サイクルにおいて、大気中の酸素と反応して、強い匂いと、その結果、例えば、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、およびアルコールのような、悪影響を及ぼす低分子量要素を形成する。（［２］ヘパール，ジェイ（Ｈｅｐｐｅｒｌｅ，Ｊ．），ポリマーの損傷メカニズム，ポリマーコンパウンディング２００２，ＶＤＩ−Ｋ、ＶＤＩ−出版（ＶＤＩ−Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ）、［３］ツヴァイフェル，エイチ（Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ），ポリマー材料の安定化，ベルリン，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，１９９７、［４］シュワルツェンバッハ，Ｋ他（Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂａｃｈ，  Ｋ．  ｅｔ  ａｌ．），酸化防止剤、ヅヴァイフェル（Ｚｗｅｉｆｅｌ），Ｈ編，プラスチック添加物ハンドブック，ミュンヘン，ハンザー出版社（Ｈａｎｓｅｒ）２００１、［５］チェン（Ｃｈｅｎｇ），Ｈ．Ｎ．，Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇポリエチレンの酸化についての１３Ｃ核磁気共鳴観測、高分子９（１９７６）３６３〜３６５頁）。
【００５８】
ポリエチレンおよび酢酸ビニルに基づくコポリマーを押し出すとき、過度に高い温度は、さらに、強い匂いと腐食性の酢酸の生成をもたらす。
【００５９】
ポリプロピレンとポリプロピレンコポリマーを押し出すとき、高温は、分子量の低下をもたらす。その上、ポリプロピレンとポリプロピレンコポリマーは、自動酸化サイクルにおいて、大気中の酸素と反応して、強い匂い、ひいては、例えば、ケトン、アルデヒド、カルボン酸およびアルコールのような、悪影響を及ぼす低分子量の成分を形成する。
【００６０】
ポリ塩化ビニルを押し出すとき、過度に高い温度は、ポリ塩化ビニル変色と腐食性のガス状塩酸の放出をもたらす。ここで、塩酸は次々に塩酸の更なる放出を促進する。
【００６１】
ポリスチレンを押し出すとき、過度に高い温度は、２量体および３量体スチレンと同様に、有害なスチレンの生成をもたらし、分子量の低下と機械的特性の対応する低下を伴う。
【００６２】
ポリスチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）を押し出すとき、生産物は、熱応力がかかると黄ばんだ色に変わって、透明性の減少をもたらし、スチレンと同様に、発癌性があるモノマーアクリロニトリルを形成して、分子量の低下と機械的特性の低下を伴う。
【００６３】
芳香族ポリカーボネートを押し出すとき、生産物は、特に酸素の作用のため、過度の熱応力がかかると黄ばんだ色に変わって、透明性の減少をもたらし、特に水の作用のため、分子量の低下を示す。また、例えばビスフェノールＡなどのモノマーは、高い温度に曝されて解離される。
【００６４】
例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、またはポリラクチドなどのポリエステルを押し出すとき、過度の温度と水の作用は、分子量の減少と、分子における末端基の置換を示す。これは、特にポリエチレンテレフタレートを再生するとき、問題が多い。ポリエチレンテレフタレートは、高い温度でアセトアルデヒドを排出し、例えば、飲料用容器の中身の風味に変化をもたらしうる。
【００６５】
ジエン系ゴム、特にブタジエンゴムで耐衝撃性が改質された熱可塑性プラスチックを押し出すとき、特にポリスチレン（ＨＩＰＳ）および耐衝撃性が改質されたＳＡＮ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ＡＢＳ）の耐衝撃性改質グレードにおいて、過度の温度は、発癌性のブタジエンおよび毒性のビニルシクロヘキセンの放出をもたらす。さらに、ジエン系ゴムは架橋して、生産物の機械的特性の低下をもたらす。
【００６６】
ポリオキシメチレンを押し出すとき、過度の温度は、毒性のホルムアルデヒドの放出をもたらす。
【００６７】
ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド４，６、ポリアミド１１、およびポリアミド１２などのポリアミドを押し出すとき、過度に高い温度は、生産物の変色、分子量の低下、およびモノマーと２量体の改質をもたらし、したがって、特に水があるとき、機械的特性の低下をもたらす。
【００６８】
熱可塑性ポリウレタンを押し出すとき、過度に高い温度は、ウレタン交換反応による分子構造の変化と、水があることで分子量の低下をもたらす。これらの両方が、熱可塑性ポリウレタンの特性に望ましくない影響を及ぼす。
【００６９】
ポリメタクリル酸メチルを押し出すとき、メタクリル酸メチルが放出されて、過度の熱応力がかかって分子量が低下し、有害臭および機械的特性の低下をもたらす。
【００７０】
ポリフェニレンスルフィドを押し出すとき、過度に高い温度は、硫黄を含む有機および無機のコンパウンドの放出をもたらし、有害臭をもたらして、押出ダイスの腐食につながりうる。また、低分子量のオリゴマーおよびモノマーが形成され、分子量は低下し、したがってポリフェニレンスルフィドの機械的特性を低下させる。
【００７１】
ポリフェニルサルホンを押し出すとき、過度に高い温度は、特に水があるときに、有機コンパウンドの放出をもたらす。また、機械的特性の低下をもたらして、分子量は低下する。
【００７２】
ポリフェニレンエーテルを押し出すとき、過度に高い温度は、低分子量の有機コンパウンドの放出をもたらす。ここで分子量は低下する。これは生産物の機械的特性の低下をもたらす。
【００７３】
例えば、ポリブタジエン（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）および合成ポリイソプレン（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、部分的に水素と化合しているブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、およびエチレンプロピレンジエンコポリマー（ＥＰＤＭ）のようなジエン系ゴムを押し出すとき、過度に高い温度は、架橋によってゲル生成をもたらし、そこから生産された部品の機械的特性の低下につながる。クロロ−およびブロモブチルゴムの場合、高温は、腐食性のガス状塩酸、または臭化水素酸の放出をもたらし、次々にポリマーのさらなる分解を促進する。
【００７４】
例えば、硫黄または過酸化物などの加硫剤を含むゴム混合物を押し出すとき、過度に高い温度は、早期加硫をもたらす。これにより、これらのゴムコンパウンドからどのような生産物ももはや生産できない。
【００７５】
過度の高温で１以上のポリマー混合物を押し出すとき、個々のポリマーを押し出す不利益が、いずれの場合にも生じる。
【００７６】
生産中の脱気ポリマーのサブプロセスが「脱気押出機」で行われる。脱気押出機は、原理上は当業者に知られていて、例えば、［１］に記載されている。「脱気ドーム」は脱気押出機の特徴である。脱気ドームは、発生する蒸気が逃げられる開口を有するバレルである。知られているように、異なる脱気ドームは、生産物の流れが脱気ドーム間で制限されて異なった圧力の間のシールが生成されていれば、異なった圧力で動作されうる。
【００７７】
本発明に係るスクリュー要素は、好ましくは部分的に満たされたゾーン、特に好ましくは脱気ゾーンで使用される。
【００７８】
本発明に係る脱気押出機は、ポリマーによって想定される形態に依存する様々な態様で生産物が供給されうる。好適な変形例では、押出機は、ポリマーに加えて、溶媒および任意に残留したモノマーを依然として含んでいるかもしれない液相が供給される。ポリマーが反応および任意の予備蒸発後に得られる形態は、当業者に知られている。例えば、
・残留スチレン、ことによるとエチルベンゼン、トルエン、キシレン、ブタノン、または他の溶媒を有するポリスチレン
・残留スチレン、残留アクリロニトリル、ことによるとエチルベンゼン、トルエン、キシレン、ブタノン、または他の溶媒を有するスチレンおよびアクリロニトリルコポリマー
・線形の低密度または高密度のポリエチレン、ヘキサン、工業用ヘキサン、プロパン、イソブタン、およびブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン−１のようなモノマーなどの溶媒を有する分岐ポリエチレン（懸濁液を含むプロセスは、ＣＸプロセス、三井化学（ヘキサン）、ホスタレン（Ｈｏｓｔａｌｅｎ（登録商標））プロセスバゼル（Ｂａｓｅｌｌ）（ヘキサン）、シェブロンフィリップス米国（Ｃｈｅｖｒｏｎ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  ＵＳＡ）（イソブタン）、ボースター（Ｂｏｒｓｔａｒ（登録商標））プロセス、ボレアリス（Ｂｏｒｅａｌｉｓ）（プロパン）ベルギー、および溶媒プロセスでヘキサンを使用するＤＳＭである）。この関係の詳細は、［６］（各種ポリエチレン生産技術の比較分析、化学及び石油エンジニアリング４４巻（Ｃｈｅｍ．＆Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｅｎｇ．ｖｏｌ．４４）、ｎｏｓ．７−８，２００８）に記載されている。
・溶媒を有するポリカーボネート、例えばクロロベンゼンおよびメチレンクロライド
・メタクリル酸メチルを有するモノマー、すなわち、ポリメタクリル酸メチル
がある。
【００７９】
好適な変形例では、生産物は、「後方への」脱気を有する液体供給式脱気押出機に供給される。この場合、任意に予熱されたポリマー溶液は、２軸スクリュー押出機に注入され、泡立つ。そして、ガスは、脱気ドームへ２軸スクリュー押出機の条を通って後方へ放出される。そのような後方への脱気は、従来技術であって、例えば［１］の１９３〜１９５頁に記載されている。この場合、押出機への入力のとき、溶液中のポリカーボネートの濃縮は、好ましくは、５５重量％と９５重量％との間、特に好ましくは、６５重量％と９０重量％との間に達する。
【００８０】
液体供給式脱気押出機に生産物を供給するためのさらに好適な変形例は、押出機の入口でのフラッシュ蒸発を含む。フラッシングは、好ましくは、押出機の直上で開始し、部分的に脱気された溶融体が直接スクリューに落ちる。フラッシングから発生する蒸気は、１以上の蒸気ラインによって、分離容器（押出機の上方に同様に配置されている。）から好ましくは排出される。ポリマー溶液の温度は、好ましくは１８０℃から３００℃までの範囲、特に好ましくは２００℃と２５０℃との間にある。フラッシングは、好ましくは０．３バール（絶対圧）と６バール（絶対圧）との間、特に好ましくは０．５バール（絶対圧）と２バール（絶対圧）との間の圧力範囲で動作される。
【００８１】
液体が供給された脱気押出機に生産物を供給するためのさらに好適な変形例は、押出機の入口に管式熱交換器（押出機のスクリューの上方に配置されている。）を含み、その結果、管から出てくる部分的に脱気されたポリマー溶液は、スクリューの上に直接滴下できる。分離容器（その中では、蒸気とポリマー溶液とが互いに分離され、少なくとも１つの蒸気出口を有する。）は、付加的に管式熱交換器の出口と押出機のスクリューとの間に配置されている。ポリマー溶液は、降下管蒸発器の上端にある入口を通って導入され、分配板を経由して外部から加熱された複数の管へ供給される。加熱は、好ましくは、凝縮する蒸気、凝縮する有機熱伝導媒体または液体の有機熱伝導媒体によってなされる。溶媒を蒸発させるための熱エネルギーは、チューブの内表面を通してポリカーボネート溶融体へ導入される。結果として、溶媒の一部は蒸発し、気液二相混合物の生成をもたらす。ポリマー溶融体の過熱は、このようにして意図的に避けられる。蒸気状態の溶媒の漏れは、ポリマー溶融体の一定の徹底的な混合および表面更新を引き起こすので、ポリマー溶融体のより効率的な濃縮を確実にする。このようにして、はっきりとより濃縮されたポリカーボネート溶融体を液化押出機に供給し、その結果、カーボネート溶融体の同一、またはより高度な残留脱気が、低いエネルギー入力だけではなく、押出機でのポリカーボネート溶融体の、より短い滞留時間でも達成されうる。管式熱交換器への注入の際、ポリマー溶液の濃縮は、好ましくは５０重量％と８０重量％との間である。チューブ加熱温度は、２４０℃から３６０℃、好ましくは２５０℃から３４０℃、さらに特に好ましくは２６０℃から３００℃である。押出機への注入の際のポリマーの濃縮は、８０重量％と９９重量％との間、好ましくは９０重量％と９９重量％との間である。分離された容器における圧力は、好ましくは０．３バール（絶対圧）と６バール（絶対圧）との間、特に好ましくは０．５バール（絶対圧）と２バール（絶対圧）との間である。
【００８２】
液体供給式脱気押出機に生産物を供給する、さらに好適な変形例は、例えば、欧州特許１７４０６３８号において、ポリカーボネートについて記載されているような泡蒸発器を含む。泡蒸発器は、例えば、管式熱交換器または、ダイプレートからなっていてもよい。ポリマー溶融物は、泡蒸発器のオリフィスから出てくるときに泡立ち、残留溶媒は、低い残留内容物にまでなるまで取り除かれる。
【００８３】
この泡蒸発器は、好ましくは、押出機のスクリューの上に配置され、管から出てくるポリマー溶液が、スクリューの上に直接滴下しうる。分離容器（その中では、蒸気とポリマー溶液とが互いに分離され、少なくとも１つの蒸気出口を有する。）は、付加的に管式熱交換器の出口と押出機のスクリューとの間に配置されている。
【００８４】
ポリカーボネート溶液は、特に好ましくは、ポリマー溶液として使用される。
【００８５】
この場合、泡蒸発器への入力の際のポリカーボネート溶液の濃度は、９０重量％と９９．９５重量％との間である。例えば、窒素や二酸化炭素などの発泡剤は、任意にポリカーボネート溶液に加えられる。残留溶媒と一緒の発泡剤の蒸気圧は、０．１から１００バール、好ましくは０．５から６０バール、特に好ましくは１から４０バールである。分離容器における圧力は、ポリマー溶液が、泡蒸発器のオリフィスを通って、０．１ミリバールと２０ミリバールとの間の補助の流れに分割される。ポリマー溶液の温度は、２５０℃と３４０℃との間である。分離容器における圧力は、好ましくは、０．１ミリバールと２０ミリバールとの間である。
【００８６】
図６は、本発明に係る脱気押出機を示す。ゾーンＡでは、ポリカーボネート溶液は、フラッシュ蒸発管１を通って、押出機内へ導入される。脱気容器２では、蒸気は、ポリカーボネート溶液から分離される。ゾーンＣ、Ｅ、Ｇ、Ｊ、およびＬは脱気ゾーンである。この脱気ゾーンで解放された蒸気は、脱気ドーム３において放出される。ゾーンＢ、Ｄ、Ｆ、およびＨは、流れ制限ゾーンであり、そこでは、流れ制限要素が、それぞれの隣接しているゾーンの異なる圧力を確立するのを可能にする生産物のプラグを生産する。混和剤は、ゾーンＬでより効果的に脱気するためにゾーンＫで任意に付加される。ゾーンＭで、ポリマーは、添加物を含むサイドストリームに混合され、圧力は、押出機に続く濾過および押し抜き機のために増加する。
【００８７】
図７は、本発明に係る、さらなる脱気押出機を示す。ゾーンＡでは、ポリカーボネート溶液が縦型予熱器１を通って押出機に導入される。脱気容器２では、蒸気は、ポリカーボネート溶液から分離される。ゾーンＣ、Ｅ、Ｇ、Ｊ、およびＬは脱気ゾーンである。この脱気ゾーンで解放された蒸気は、脱気ドーム３において放出される。ゾーンＢ、Ｄ、Ｆ、およびＨは、流れ制限ゾーンであり、そこでは、流れ制限要素が、それぞれの隣接しているゾーンの異なる圧力を確立するのを可能にする生産物のプラグを生産する。混和剤は、ゾーンＬでより効果的に脱気するためにゾーンＫで任意に付加される。ゾーンＭで、ポリマーは、添加物を含むサイドストリームに混合され、圧力は、押出機に続く濾過および押し抜き機のために増加する。
【００８８】
図８は、入口に泡蒸発器を有する、本発明に係るさらなる脱気押出機を示す。ゾーンＡでは、ポリカーボネート溶液が泡蒸発器１を通って押出機に導入される。脱気容器２では、蒸気は、ポリカーボネート溶液から分離される。ゾーンＢ、Ｄ、Ｆ、およびＨでは、混和剤は、いずれにおいても導入され、分散される。ゾーンＣ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＪでは、揮発性の成分がポリマーから分離される。ゾーンＫで、ポリマーは、添加物や任意でさらにポリマーを含むサイドストリームに混合され、圧力は、押出機に続く濾過および押し抜き機のために増加する。
【００８９】
また、本発明に係る２軸または多軸のスクリュー押出機は、ポリマー生産の間、粒子が供給されうる。この場合、本発明に係る押出機は、とりわけ溶融、変換、および添加物の混合に役立つ。ポリマーが、反応および任意の予備蒸発または沈降の後に得られる形態は、当業者に知られている。例は以下の通りである。
・ポリマーが最終反応後に粉末状で得られるポリプロピレン
・ガス相またはスラリープロセスからの高濃度ポリエチレン
・沈降および任意の乾燥後の、例えばアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンのようなエマルジョンポリマー
【００９０】
コンパウンディング中、本発明に係る２軸または多軸のスクリュー押出機は、特に脱気を含む作業に適している。容器の材料からリサイクルされたポリエチレンテレフタレートの直接コンパウンディング中、熱応力へ曝されるのが最小となる脱気を備える特定の利点が、ここに達成される。
【００９１】
本発明に係るプロセスは、特に好ましくは、生産およびポリカーボネートの合成に使用されることである。ここで、彩色されていないポリカーボネートで黄色度（ＹＩ）で測定されるポリカーボネートの色に関して、ここではとりわけ利点がある。本発明に係るスクリュー要素は、脱気ゾーンでここでは特に好ましくは使用される。
【００９２】
ポリカーボネートを生産するための、本発明にかかるプロセスに適したジフェノールは、しばしば先行技術文献に記載されている。
【００９３】
適切なジフェノ−ルは、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノ−ル、ジヒドロキシジフェニル、ビス（ヒドロキシフェニル）アルカン、ビス（ヒドロキシフェニル）シクロアルカン、ビス（ヒドロキシフェニル）スルフィド、ビス（ヒドロキシフェニル）エ−テル、ビス（ヒドロキシフェニル）ケトン、ビス（ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（ヒドロキシフェニル）スルホキシド、α，α’−ビス−（ヒドロキシフェニル）−ジイソプロピルベンゼン、およびこれらがアルキル化された、環アルキル化された、および環ハロゲン化されたコンパウンドである。
【００９４】
好適なジフェノ−ルは、４，４´−ジヒドロキシジフェニル、２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−１−フェニルプロパン、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−フェニルエタン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，４−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−２−メチルブタン、１，３−ビス−［２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル］ベンゼン（ビスフェノ−ルＭ）、２，２−ビス−（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロパン、ビス−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−メタン、２，２−ビス−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロパン、ビス−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）スルホン、２，４−ビス−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−２−メチルブタン、１，３−ビス−［２−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル］−ベンゼン、および１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（ビスフェノ−ルＴＭＣ）である。
【００９５】
特に好適なジフェノ−ルは、４，４´−ジヒドロキシジフェニル、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−フェニルエタン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロパン、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、および１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（ビスフェノ−ルＴＭＣ）である。
【００９６】
ホモポリカーボネートの場合、１のジフェノ−ルだけが使用され、一方、コポリカーボネートの場合、２以上のジフェノ−ルが使用される。ここで、合成に加えられる他の全ての化学物質および添加物のように、使用されるジフェノールは、可能な限りきれいな原料を使用するのが望ましいが、合成、搬送、および貯蔵に由来する不純物で明らかに汚染されうる。
【００９７】
例えば、フェノールかアルキルフェノール、特にフェノール、ｐ−第３級ブチルフェノール、イソ−オクチルフェノール、クミルフェノール、これらのクロロぎ酸エステル、モノカルボン酸の酸塩化物、またはこれらの連鎖停止剤の混合物の分子量を制御するために必要な単官能連鎖停止剤は、ビスフェノレート、ビスフェノレート化合物、またはその代替物を有する反応にも導入されるか、またはあるいは、合成の間、いかなる所望の時刻にも加えられる。これにより、ホスゲンまたはクロロぎ酸末端基が反応混合物の中に存在し、または連鎖停止剤としての酸塩化物およびクロロぎ酸エステルの場合には、形成されているポリマーのその充分なフェノール類末端基を利用できる。しかしながら、好ましくは、連鎖停止剤は、ホスゲン化後に、ホスゲンがもはや存在しない位置または時間に加えられるが、触媒はまだ分配されていない。あるいはまた、触媒は触媒の前に、触媒と一緒に、または同時に分配されうる。
【００９８】
分岐剤または分岐剤混合物は、同様の方法で、合成に任意に加えられる。しかしながら、従来は、分岐剤は連鎖停止剤の前に加えられる。一般的に、トリカルボン酸またはテトラカルボン酸か、ポリフェノールまたは酸塩化物の混合物が使用される。３以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する分岐剤として適切ないくつかのコンパウンドは、例えばフロログルシノ−ル、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプテン−２、４，６−ジメチル−２，４，６−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）−ヘプタン、１，３，５−トリ（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン、１，１，１−トリ（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリ−（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキシル）プロパン、２，４−ビス−（４−ヒドロキシフェニルイソプロピル）−フェノ−ル、テトラ−（４−ヒドロキシフェニル）メタンである。
【００９９】
いくつかの他の三官能基のコンパウンドは、２，４―ジヒドロキシ安息香酸、トリメシン酸、シアヌル酸塩化物および３，３−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）−２−オキソ−２，３−ジヒドロインドールである。
【０１００】
好適な分岐剤は、３，３−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）−２−オキソ−２，３−ジヒドロインドールおよび１，１，１−トリ−（４−ヒドロキシフェニル）エタンである。
【０１０１】
ポリカーボネートの界面合成において好適に用いられる触媒は、第三アミン、特にトリエチルアミン、三ブチルアミン、トリオクチルアミン、Ｎ−エチルピペリジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−ｉ／ｎ−プロピルピペリジン、例えばテトラブチルアンモニウム、トリブチルベンジルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムのような第４級アンモニウム塩、塩化物、臭化物、硫酸水素塩、テトラフルオロホウ酸塩、およびアンモニウムコンパウンドに対応するホスホニウムコンパウンドである。これらのコンパウンドは、典型的な界面触媒として文献に記載され、商業的に入手可能であり、当業者になじみがある。触媒は、混合物として、または同時かつ連続的に、また任意にホスゲン化の前に、それぞれ合成物に加えられうる。しかし、オニウムコンパウンドまたはオニウムコンパウンドの混合物が触媒として使用されなければ、触媒はホスゲンの導入後、好ましくは配分される。この場合、ホスゲンが配分される前に、付加が好ましくは行われる。触媒または複数の触媒は、溶媒なしで、または不活性溶媒、好ましくはポリカーボネート合成溶媒か、または水溶液としても配分されてもよい。第３級アミンの場合、酸、好ましくは鉱酸、特に塩化水素酸によるアンモニウム塩として、触媒または複数の触媒は、配分されてもよい。多くの触媒が使用されるか、または触媒の総量が比例配分されるとき、異なる配分方法が、異なる点、または、異なる時間において、もちろん用いられうる。使用される触媒の総量は、導入されたビスフェノールのモルに対して０．００１から１０モル％、好ましくは０．０１から８モル％、特に好ましくは０．０５から５モル％である。
【０１０２】
ポリカーボネート合成は、連続的にまたは断続的に行われうる。したがって、反応は、攪拌槽型反応器、管状反応器、ポンプ循環反応器、若しくは攪拌槽型反応器のカスケード接続、またはそれらの組み合わせにおいて行われてもよい。合成物の混合物の反応が完了するまで、すなわち、ホスゲンまたはクロロぎ酸エステルのいかなる鹸化性の塩素をもはや含まなくなるまで、上述した混合要素を使用することによって、ここでは確実に水相および有機相ができるだけ隔離しないようにしなければならない。
【０１０３】
ホスゲンの導入後、分岐剤が未だビスフェノール酸塩、連鎖停止剤および触媒と共に配分されていなければ、任意に分岐剤を加える前に、しばらくの時間、完全に有機相および水相を混合するのは有利かもしれない。このような反応後時間は、各配分の後、有利かもしれない。これらの攪拌後時間は、１０秒から６０分、好ましくは３０秒から４０分、特に好ましくは１から１５分である。
【０１０４】
有機相は、１つの溶媒または複数の溶媒の混合物からなっていてもよい。適切な溶媒は、塩素化炭化水素（脂肪族および／または芳香族）、好ましくはジクロロメタン、トリクロルエチレン、１，１，１−トリクロエタン、１，１，２−トリクロロエタンおよびクロロベンゼン、およびこれらの混合物である。しかしながら、ベンゼン、トルエン、ｍ／ｐ／ｏ−キシレン、またはアニソールのような芳香族エーテルといった芳香族炭化水素は、単独か、塩素化炭化水素の混合物としてか、または塩素化炭化水素に加えて使用されうる。合成の他の実施形態は、ポリカーボネートを溶解させないが、代わりにポリカーボネートを膨張させるだけの溶媒を用いる。したがって、溶媒と結合したポリカーボネートのための非溶剤を使用することも可能である。水相において可溶性のテトラヒドロフラン、１，３／１，４−ジオキサンまたは、１，３−ジオキソランのような溶媒は、溶媒パートナーが第２の有機相を形成する場合、ここではまた、溶媒として使用されうる。
【０１０５】
完了するまで反応し、クロロぎ酸エステルを微量（２ｐｐｍより少ない）に依然として含む、少なくとも二相性の反応混合物が残されて、相分離を保っている。水性のアルカリ相は、おそらく、完全に、または部分的に、水相としてポリカーボネート合成に戻されるか、あるいは、排水処理のために送られうる。その排水処理において、溶媒およびわずかな触媒が分けられ、再循環される。発展した別の変形例では、一旦、有機不純物、特に溶媒およびポリマー残基が分離され、任意で例えば水酸化ナトリウムの追加によって特定のペーハー値が決められた後、塩は分離され、例えば塩素アルカリ電解に送られうる一方で、水相は任意に合成に戻される。
【０１０６】
さて、ポリカーボネートを含む有機相は、アルカリ、イオン、または触媒性のいかなる汚染物質の中でも、精製されうる。１以上の沈降プロセス後でさえ、有機相は、微細な液滴および触媒、通例は第３級アミン中の水性のアルカリ相の割合を依然として含んでいる。沈降プロセスは、沈降タンク、撹拌槽型反応器、コアレッサ、セパレータ、またはこれらを組み合わせたものを通過する有機相によって、任意に支援されてもよい。ここで、水は、能動的または受動的な混合要素を使用する特定の状況下で、各々または個々の分離ステップに、任意に配分されうる。
【０１０７】
アルカリ、水相のこの粗い分離の後、有機相は、希酸、鉱酸、カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸および／または、スルホン酸で１回以上洗われる。水性の鉱酸、特に塩化水素酸、亜燐酸およびリン酸、またはこれらの酸の混合物が好まれる。これらの酸の濃度は、０．００１から５０重量％、好ましくは０．０１から５重量％までの範囲にあるべきである。
【０１０８】
有機相は、脱イオン化された、または蒸留された水で、さらに繰り返し洗われる。個々の洗浄ステップの後、任意に水相の割合で分散された有機相の分離は、沈降タンク、撹拌槽型反応器、コアレッサ、セパレータ、またはそれらの組み合わせによって行われる。ここで、洗浄水は、任意に能動的または受動的な混合要素を使用して洗浄するステップの間に分配されうる。
【０１０９】
これらの洗浄ステップの間、または洗浄後に、酸は任意に加えられ、ポリマー溶液がベースである溶媒に好ましくは溶解される。ガス化された塩化水素、およびリン酸または亜燐酸が、ここで好ましくは使用され、また、混合物として任意に使用されうる。
【０１１０】
この精製された溶液は、その後、特有のスクリュー形状を有する液化押出機への次のステップに供給される。
【０１１１】
本発明に係るプロセスによって得られたポリカーボネートの特性は、従来の添加物および添加された物質（例えば助剤および補強剤）により修正されうる。添加物および添加物質の添加の目的は、耐用年数を伸ばし（例えば加水分解または劣化の安定剤）、色の安定性を改良し（例えば熱および紫外線安定剤）、プロセスを単純化し（例えば離型剤、流れ助剤）、サービス特性を改善し（例えば静電防止剤）、難燃性を改良し、外観に影響を及ぼし（例えば有機着色剤、顔料）、またはポリマー特性を特定の応力に適応させる（強化剤、微細に砕かれた鉱物、繊維状物質、シリカ粉末、ガラス繊維および炭素繊維）ことである。
【０１１２】
本発明は、本発明の一例を示す図１を用いることにより、以下で更に説明される。
【０１１３】
ポリマー溶液は、供給ライン１を介して底部が開口した多管式熱交換器２へ供給される。多管式熱交換器は、加熱流体によって加熱される。この加熱流体は、３で供給され、４で排出される。管の端部で、ポリマー溶液は、押出機の直上に配置されている分離容器５に入って減圧される。解放されるガスは、蒸気ライン６を経由して排出される。生産物は、押出機の供給ゾーン７へ直接下降し、封止ゾーン８を経て第１の脱気ゾーン９（脱気ドーム１０を有する。）に供給される。それから、更に流れ制限ゾーン８と脱気ゾーン９がある。最後の脱気ドームの前に、混練ゾーン１１において、窒素が追加点１２を経由して加えられる。それから、添加物と、もし適正であれば溶融したポリマーは、追加点１３で加えられて、加圧および混合のために働くゾーン１４において、ポリマーの流れと混ぜ合わせられる。
【０１１４】
以下の例は、例として本発明を示すのに役立ち、限定するものと考えられるべきでない。
【０１１５】
ポリカーボネートの相対粘度は、ポリマー溶液の粘性と純粋な溶媒の粘性との間の割合として決定される。この相対粘度は、２５℃で、溶媒１リットル当たり５ｇのポリマー濃度を使用するジクロロメタンにおいて、一般的に決定される。
【０１１６】
［比較例１］
毎時６７５０ｇの６５％ポリカーボネート溶液が図６の脱気押出機に供給される。フラッシング前の溶液の温度は２３０℃である。全ゾーンは、従来技術のスクリュー要素を有する。ゾーンＡからゾーンＬは、２条スクリュー要素を有し、ゾーンＭは、３条スクリュー要素を有する。ポリカーボネートの相対粘度は、１．２９５である。押出機の回転率は、毎分３５０回転である。入口（ゾーンＡ）の圧力は、１．４バール（絶対圧）であり、ゾーンＣ，Ｅ，Ｇ，ＪおよびＬの圧力は、１バール（絶対圧）から５ミリバール（絶対圧）まで、段階的に下げられる。ゾーンＫでは、共沸剤として毎時１５キログラムの窒素が加えられ、分散される。
【０１１７】
液化押出機の下流温度は、３９８．４℃であり、残留したクロロベンゼンの量は、４００ｐｐｍより少ない。黄色度インデックスは、１．９である。
【０１１８】
［発明例２］
毎時６７５０ｇの６５％ポリカーボネート溶液が図６の脱気押出機に供給される。フラッシング前の溶液の温度は２３０℃である。ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＧおよびＭは、従来技術のスクリュー要素を有する。ゾーンＪ，ＫおよびＬは、本発明に係るスクリュー要素を有する。ポリカーボネートの相対粘度は、１．２９５である。押出機の回転率は、毎分３５０回転である。入口（ゾーンＡ）の圧力は、１．４バール（絶対圧）であり、ゾーンＣ，Ｅ，Ｇ，ＪおよびＬの圧力は、１バール（絶対圧）から５ミリバール（絶対圧）まで、段階的に下げられる。ゾーンＫでは、共沸剤として毎時１５キログラムの窒素が加えられ、分散される。
【０１１９】
液化押出機の下流温度は、３８６．７℃であり、残留したクロロベンゼンの量は、４００ｐｐｍより少ない。黄色度インデックスは、１．５である。
【０１２０】
［比較例３］
毎時７５００ｇの６５％ポリカーボネート溶液が図７の脱気押出機に供給される。上記溶液は、押出機の入口前の多管式熱交換器１によって予熱される。全ゾーンは、従来技術のスクリュー要素を有する。ゾーンＡからゾーンＬは、２条スクリュー要素を有し、ゾーンＭは、３条スクリュー要素を有する。ポリカーボネートの相対粘度は、１．２９５である。押出機の回転率は、毎分３５０回転である。入口（ゾーンＡ）の圧力は、１．４バール（絶対圧）であり、ゾーンＣ，Ｅ，Ｇ，ＪおよびＬの圧力は、１バール（絶対圧）から５ミリバール（絶対圧）まで、段階的に下げられる。ゾーンＫでは、共沸剤として毎時１５キログラムの窒素が加えられ、分散される。
【０１２１】
液化押出機の下流温度は、３９９．２℃であり、残留したクロロベンゼンの量は、４００ｐｐｍより少なく、黄色度インデックスは、２．２である。
【０１２２】
［発明例４］
毎時７５００ｇの６５％ポリカーボネート溶液が図６の脱気押出機に供給される。フラッシング前の溶液の温度は２３０℃である。ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＧおよびＭは、従来技術のスクリュー要素を有する。ゾーンＪ，ＫおよびＬは、本発明に係るスクリュー要素を有する。ポリカーボネートの相対粘度は、１．２９５である。押出機の回転率は、毎分３５０回転である。入口（ゾーンＡ）の圧力は、１．４バール（絶対圧）であり、ゾーンＣ，Ｅ，Ｇ，ＪおよびＬの圧力は、１バール（絶対圧）から５ミリバール（絶対圧）まで、段階的に下げられる。ゾーンＫでは、共沸剤として毎時１５キログラムの窒素が加えられ、分散される。
【０１２３】
液化押出機の下流温度は、３８８℃であり、残留したクロロベンゼンの量は、４００ｐｐｍより少なく、黄色度インデックスは、１．７である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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