(57)【要約】  より低い排出温度および改善された流量は、（１）押出機バレル内径の８．０％〜１０％の距離平均化ＥＴ区分深さを有するＥＴ区分と、（２）押出機バレル内径の６．０％〜８％の計量区分深さを有する計量区分と、を備える、エネルギー伝達（ＥＴ）ねじを押出機に装備することによって、単一のバレル押出機内において、ポリマー、例えば、ポリエチレンおよび過酸化物を含む溶融性の固体架橋性組成物の加工のために得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一ねじ押出機のためのエネルギー伝達（ＥＴ）ねじであって、前記押出機が、内径を有する押出機バレルを備え、前記ねじが、
（１）前記押出機バレル内径の８．０％〜−１０％の距離平均化ＥＴ区分深さを有するＥＴ区分と、
（２）前記押出機バレル内径の６．０％〜８％の計量区分深さを有する計量区分と、を備える、エネルギー伝達（ＥＴ）ねじ。
【請求項２】
前記エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって同一である複数のバリア間隙をさらに備える、請求項１に記載のＥＴねじ。
【請求項３】
前記エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって減少する複数のバリア間隙をさらに備える、請求項１に記載のＥＴねじ。
【請求項４】
単一ねじ押出機において架橋性組成物を溶融および押出するプロセスであって、前記押出機が、エネルギー伝達（ＥＴ）ねじと、内径を有するバレルと、を備え、前記ねじが、前記バレル内に回転可能に取り付けられ、前記プロセスが、
（Ａ）溶融性の固体架橋性組成物を押出機に供給するステップと、
（Ｂ）前記押出機バレル内で前記ねじを回転させるステップと、
（Ｃ）前記押出機内で前記固体架橋性組成物を溶融し、前記ねじの前記回転によって前記押出機を通って前記組成物を移動させるステップと、を含み、前記ねじが、
（１）前記押出機バレル内径の８．０％〜１０％の距離平均化ＥＴ区分深さを有するＥＴ区分と、
（２）前記押出機バレル内径の６．０％〜８％の計量区分深さを有する計量区分と、を備える、プロセス。
【請求項５】
前記組成物が、ポリオレフィンを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記組成物が、エチレン系ポリオレフィンを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項７】
前記組成物が、フリーラジカル開始剤をさらに含む、請求項４〜６のいずれかに記載のプロセス。
【請求項８】
前記フリーラジカル開始剤が、過酸化物である、請求項７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料の押出に関する。一態様において、本発明は、エネルギー伝達ねじに関する一方で、別の態様において、本発明は、エネルギー伝達ねじを使用する押出プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
押出機、および押出機を使用してプラスチック材料を押出するプロセスは、当該技術分野において既知である。米国特許第４，４０５，２３９号は、固形プラスチック材料を可塑化または溶融するために、ねじを円筒形バレル内に回転可能に収容する、単一ねじ押出機を教示する。ねじは、供給端部および排出端部を有し、供給端部と排出端部との間に新規の混合区分を具現化する。
【０００３】
米国特許第６，５９９，００４号は、第１のねじ山によって形成された溝が第２のねじ山によって少なくとも２つのサブ溝に分割される、連続バリア区分に分割されたエネルギー伝達区分を含む、押出機ねじを教示する。ねじ山の外径における差の比は、バリア区分の隣接する区分の長さの比にほぼ反比例する。
【０００４】
米国特許第９，１５６，２０１号は、移行ゾーン、および移行ゾーンに接続された均質化ゾーンを備えるシリンダと、シリンダ内で回転可能に支持され、均質化ゾーン内に少なくとも２つの連続した変位部分をするねじであって、搬送方向におけるその第２の変位部分が、剪断部分として設計される、ねじと、を備える、単一ねじ押出機を教示する。
【０００５】
従来のエネルギー伝達ねじ設計は、概して、非エネルギー伝達ねじ設計と比較して、プラスチック材料に対する改善された流量およびより低い排出温度を提供する。しかしながら、この設計でも、流量が増加するとき、排出温度の上昇を経験する。高温は過酸化物を活性化させてスコーチを生じさせる可能性があるため、このことは当然のことながら、過酸化物含有組成物（電力ケーブルを作製するために使用されるもの等）における問題を提起する。
【０００６】
配電および送電用途において使用される電力ケーブルは、国際電気標準会議によって、低電圧（１ｋＶ未満）、中電圧（１ｋＶ〜最大３０ｋＶ）、高電圧（３０ｋＶ超〜最大１５０ｋＶ）、および超高電圧（１５０ｋＶ超）として分類される。中〜超高電圧のケーブルコアは、三重押出プロセスによって作製され、その中で、導体は、次の層：半導電性導体シールド、電気絶縁体（最も厚いポリマー層）、および半導電性絶縁シールド用に設計された過酸化物含有ポリオレフィン組成物で被覆される。ポリマー化合物の押出は、時期尚早の架橋（「スコーチ」）を防止するために１４０℃を下回る温度（好ましくは１３５℃以下）で典型的に行われ、被覆された導体は、過酸化物が完全に分解されてポリマーの架橋を可能にする、最高約３００℃の温度で動作する連続加硫管を通過する。絶縁体の厚さは、例えば、５ｍｍ（６９ｋＶケーブル用）〜２７ｍｍ（４００ｋＶケーブル用）の範囲の電圧クラスに伴い増加する。
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態において、本発明は、単一ねじ押出機のためのエネルギー伝達（ＥＴ）ねじであり、押出機は、内径を有する押出機バレルを備え、ねじは、
（１）押出機バレル内径の８．０％〜１０．０％の距離平均化ＥＴ区分深さを有するＥＴ区分と、
（２）押出機バレル内径の６．０％〜８．０％の計量区分深さを有する計量区分と、を備える。
【０００８】
一実施形態において、押出機は、エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって同一である複数のバリア間隙を備える。一実施形態において、押出機は、エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって減少する複数のバリア間隙をさらに備える。
【０００９】
一実施形態において、本発明は、単一ねじ押出機において架橋性組成物を溶融および押出するプロセスであり、押出機は、エネルギー伝達（ＥＴ）ねじと、内径を有するバレルと、を備え、ねじは、バレル内に回転可能に取り付けられ、プロセスは、
（Ａ）溶融性の固体架橋性組成物を押出機に供給するステップと、
（Ｂ）押出機バレル内でねじを回転させるステップと、
（Ｃ）押出機内で固体架橋性組成物を溶融し、ねじの回転によって押出機を通って組成物を移動させるステップと、を含み、ねじが、
（１）距離平均ＥＴ区分深さが押出機バレル内径の８．０％〜１０．０％であるＥＴ区分と、
（２）押出機バレル内径の６．０％〜８．０％の計量区分深さを有する計量区分と、を備える。
【００１０】
一実施形態において、架橋性組成物は、フリーラジカル開始剤を含む。一実施形態において、フリーラジカル開始剤は、過酸化物である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】米国特許第４，４０５，２３９号の図１に示される、ねじ構造の断片概略図である。
【図２】米国特許第４，４０５，２３９号の図２に示される、ねじ構造の断片概略図である。
【図３】（過酸化物および任意の他の添加剤無しの）ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂の温度依存複素粘度を報告するグラフである。
【図４】（過酸化物および任意の他の添加剤無しの）ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ樹脂配合物の温度依存複素粘度を報告するグラフである。（９１．０重量％のＥＮＧＡＧＥ（商標）８２００樹脂、９．０重量％のＢｒａｓｋｅｍ  ＦＦ０１８Ｆ  ＰＰ）。
【図５】１３５℃の温度における（過酸化物および任意の他の添加剤無しの）ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴおよびＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ樹脂配合物の複素粘度を報告するグラフである（９１．０重量％ＥＮＧＡＧＥ（商標）８２００樹脂、９．０重量％  Ｂｒａｓｋｅｍ  ＦＦ０１８Ｆ  ＰＰ）。
【図６】ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂に対する本発明のＥＴねじおよびダブルフライトマドックねじの性能の比較を報告するグラフである。
【図７】ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物に対する本発明のＥＴねじ（赤の四角）およびダブルフライトマドックねじ（青い菱形）の性能と、ＰＯＥ１−ＰＰ配合物に対する本発明のＥＴねじ（緑色の三角）の性能との比較を報告するグラフである。
【図８】ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物に対する本発明のＥＴねじ（赤の四角）およびダブルフライトマドックねじ（青い菱形）と、ＰＯＥ１−ＰＰ配合物に対する本発明のＥＴねじ（緑色の三角）の性能との比較を報告するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
定義
米国特許実務目的で、いずれの参照された特許、特許出願、または公開物の内容は、特に定義の開示（本開示において具体的に提供された任意の定義に矛盾しない範囲で）、ねじの説明、および当該技術における一般知識に関して、その全体において参照により本明細書に組み込まれる（または、当該文献に相当する米国特許文献が、参照により組み込まれる）。
【００１３】
本明細書に開示されている数値範囲は、下限値および上限値を含む、全ての値を含む。明確な数値（例えば、１もしくは２、または３〜５、または６、または７）を含む範囲については、任意の２つの明確な数値間の任意の部分範囲が含まれる（例えば、１〜２、２〜６、５〜７、３〜７、５〜６など）。
【００１４】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する」という用語、およびそれらの派生語は、任意の追加の構成要素、ステップ、または手順が、本明細書で具体的に開示されているか否かに関わらず、それらの存在を除外するよう意図されない。疑義が生じないようにするために、「含む」という用語の使用を通じて主張される全ての組成物は、相反する記載がない限り、ポリマーであるか、ポリマーでないかに関わらず、任意の追加の添加剤、アジュバント、または化合物を含むことができる。対照的に、「本質的に〜からなる」という用語は、操作性に必須ではないものを除いて、あらゆる後続の記載の範囲から、任意の他の構成要素、ステップ、または手順を除外する。「からなる」という用語は、具体的に描写または列挙されていないあらゆる構成成分、プロセス、または手順を除外する。「または」という用語は、特に規定がない限り、列挙された構成要素を個々に、ならびに任意の組み合わせで指す。単数形の使用には、複数形の使用が含まれ、またその逆も含まれる。
【００１５】
相反して述べられていないか、文脈から暗黙的であるか、または当該技術分野で習慣的でない限り、全ての部品およびパーセントは重量に基づき、全ての試験方法は、本開示の出願日の時点で最新のものである。
【００１６】
「エチレン系ポリマー」および同様の用語は、ポリマーの全重量に基づいて、エチレンから由来した過半数の重量パーセントの単位を、重合形態で、含有するポリマーを指す。エチレン系ポリマーの非限定的な例としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、極低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、および、例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）等の官能化ポリエチレンなどが挙げられる。
【００１７】
「溶融性」および同様の用語は、ポリマー組成物を説明するために使用される際、組成物が、熱および／または機械的混合から生じる剪断力の適用を通じて、固体から粘性液体に変化することができることを意味する。押出の文脈において、溶融性の組成物は、固体として押出機に供給される場合、組成物が供給区分から計量区分に押出機を通って移動する際にうける、熱および剪断力に起因して、粘性液体に変化し、粘性液体として押出機から出る組成物である。
【００１８】
「架橋性」および同様の用語は、ポリマー組成物を説明するために使用される際、組成物が、そのような処理（例えば、活性化フリーラジカル開始剤、例えば、過酸化物への曝露）にさらすことまたは曝露によって、実質的な架橋を引き起こす、促進する、または可能にするはずである、添加剤（複数可）または官能基を含むにもかかわらず、組成物が架橋せず、実質的な架橋を誘導する処理にさらされないまたは曝露されないことを意味する。
【００１９】
「架橋された」および同様の用語は、ポリマー組成物を説明するために使用される際、組成物が、架橋を誘導する処理（例えば、活性化フリーラジカル開始剤、例えば、過酸化物への曝露）にさらされ、または曝露されたことを意味する。
【００２０】
「粘性」および同様の用語は、ポリマー組成物を説明するために使用される際、組成物が、水のような流体の流れとは対照的な、厚い流体の流れを呈することを意味する。本発明の実施において使用されるポリマー組成物は、それが様々な構造、例えば、フィルム、成形部品などに成形され得るように、十分な粘度で押出機を出る。
【００２１】
「距離平均化ＥＴ区分深さ」および同様の用語は、エネルギー伝達区分にわたる合計溝深さの、エネルギー伝達区分にわたる全溝長さに対する比を意味する。
【００２２】
「計量区分の深さ」および同様の用語は、計量区分の長さにわたる計量溝深さを意味する。
【００２３】
エネルギー伝達（ＥＴ）ねじ
図１は、米国特許第４，４０５，２３９号の図１に示される、ねじ構造の断片概略図である。図２は、米国特許第４，４０５，２３９号の図２に示される、ねじ構造の断片概略図である。一実施形態において、本発明のＥＴねじは、米国特許第４，４０５，２３９号の図２に記載されているＥＴねじを改造したものである。
【００２４】
図１において、単一ねじ押出機は、円筒形バレル２の内側に回転可能に取り付けられたねじ１と、押出機の供給端部でバレル２の開口部内に取り付けられたホッパー３と、を含む。ねじ１は、そのコア１ａ上に一体的に取り付けられ、または形成されるバレル２に対して、最小の間隙を有する少なくとも１つのらせんねじ４を有する。ねじ４は、ねじ１のコア１ａの周りに半径方向に延在するらせん溝５を作り出す。コア１ａの周りのねじ山４の巻き数を、以下簡潔さのために「ターン」と呼ぶこととする。ねじ山４の１ターン間の軸方向距離は、「ピッチ」と呼ばれる。ねじ１に沿った溝５の深さ、ねじ山４のターン、ねじ山４のピッチおよび幅は、変化することができ、一定および変化する、ねじ１に沿ったそれらの実際の値は、ねじ１のユーザの特定の要件および要望によって変化するはずである。
【００２５】
ペレット状、チップ状、粉末状、またはフレーク状の固体プラスチック材料６、または材料の混合物は、ホッパー３を通じて溝５に供給される。溝５内の固体プラスチック材料６は、ねじ１の回転により及ぼされる力によって、溝５を下って進む際、固体プラグまたは固体床７に圧縮される。固体床７は、溝５を下って進む際、加熱されたバレル２と主に接触しながら、溶融し、溶融したプラスチック材料は、前進するねじ山４の拭き取り作用によって溶融プール８に収集される。固体床７が徐々に溶融するにつれて、溶融プール８は長い溝５を徐々に増加させ、最終的に排出端部に向かって溝５全体を占める。
【００２６】
固体と溶融プラスチックとの効率的な混合は、ねじ１の回転によって及ぼされる自然の力によって、固体床７を小片に分割し、小片の固体床７を溶融プール８に混合するための、ねじ１の構造的特徴によって達成される。
【００２７】
図２において、Ａは、ホッパー３を通るねじ１の長さの約３分の１〜３分の２に位置するねじ１に沿った位置を表し、溝５は、約５〜５０％の固体プラスチック材料を含み、残りは溶融プラスチック材料である。Ａにおいて、以下前半の溝と呼ばれる、供給端部に向かう溝５の半分は、その深さを徐々に減少させ始め、一方で、以下後半の溝と呼ばれる、排出端部に向かう溝５の他方の半分は、その深さを徐々に増加させ始める。Ａから排出端部に向かって１つのターンの約半分に位置するＢにおいて、前半の溝は、その最小深さに達し、それは固体プラスチック材料の個々の構成要素のサイズと同等またはそれ以上であるが、約０．０３０インチ以上ではあり、一方で後半の溝は、その最大深さに達し、それはホッパー３の下の溝５の深さと同等またはそれ未満である。ＡとＢとの間のそのような構造的特徴は、Ａに存在する実質的に全量の固体床７ならびに溶融プール８の大部分をＢにおける後半の溝に進入させ、かつ主に溶融プラスチック材料が、Ｂにおいて前半の溝を通過することを可能にする。
【００２８】
ねじ山４に対して実質的に平行であり、Ｂにおける前半の溝の深さと同等またはそれ以上のバレル２に対して大きい間隙を有する、第２のねじ山１０は、溝５の床から上がるＢで起点とし、溝５を２つのサブ溝に分割し、前方サブ溝１１は前半の溝に対応し、後方サブ溝１２は、後半の溝に対応する。第２のねじ山１０の幅は、ねじ山４の幅と同じでも異なっていてもよい。好ましくはないが、Ａで第２のねじ山１０を起点とすることもまた可能である。前方サブ溝１１の深さは、Ｂから開始して徐々に増加し、Ｂから排出端部に向かって１ターンに対して約半分に位置するＣで最大に達し、一方で、後方サブ溝１２の深さは、Ｂから開始して低下し、Ｃで最小に達する。Ｃにおける前方サブ溝１１の深さは、ホッパー３下の溝５の深さと同等またはそれ未満であり、Ｂにおける後半の溝の深さと同一または異なっていてもよい。Ｃにおける後方サブ溝１２の深さは、固体プラスチック材料の個々の構成要素のサイズと同等またはそれ以上であるが、約０．０３０インチ以上であり、Ｂにおける前半の溝の深さと同一または異なっていてもよい。溝深さにおける漸増および漸減の性質は、変化がゆるやかである限り、線形、周期的、または任意の他のタイプであり得る。第２のねじ山１０の間隙は、一定に保たれてもよく、またはＢとＣとの間で徐々に変化してもよい。
【００２９】
第２のねじ山１０を横切る前方サブ溝１１と後方サブ溝１２を組み合わせた断面積は、一定に保ってもよく、またはより良好な混合のために、プラスチック材料のランダムな流れのパターンをもたらすために、ＢからＣへのらせん通路に沿って故意に変えてもよい。ＢとＣとの間のこのような構造的特徴は、ねじ１の回転により及ぼされる力によって、固体および溶融の両方のプラスチック材料の大部分が、第２のねじ山１０上を流れる、後方サブ溝１２から前方サブ溝１１に移動することを引き起こす。固体床７は、第２のねじ山１０上を後方サブ溝１２から前方サブ溝１１に移動しながら、小片に分割されて溶融プラスチック材料と混合され、それによって、溶融プラスチック材料から固体プラスチック材料への熱伝達が大幅に増大する。第２のねじ山１０によってプラスチック材料に及ぼされる剪断作用の量は、第２のねじ山１０の幅、特に間隙に依存する。
【００３０】
第２のねじ山１０は、Ｃにおいてねじ山４になるように変換され、一方でねじ山４は、排出端部に向かって実質的にＣを横切ってねじ山４上に位置するＤにおいて、第２のねじ山１０になるように変換される。前方サブ溝１１の最大深さは、ＣとＥとの間で維持され、これはＣから排出端部に向かって約半分から好ましくは１ターンにおいて位置する。ＣおよびＤにおけるねじ山の固有の変換は、ＣとＥとの間の構造的特徴と共に、Ｄにおけるねじ１の幾何学形状を、Ｂにおけるものと実質的に同一にする。ＢとＤとの間の構造的特徴は、実質的に同じプロセスで、ＤとＦとの間で繰り返され、固体および溶融の両方の、前方サブ溝１１において収集されたプラスチック材料の大部分が、ねじ１の回転によって及ぼされた力によって、再度後方サブ溝１２に戻るように移動させる。プラスチック材料の自然な動きの反対方向への移動は、搬送サブ溝内に高圧の蓄積を必要とし、高圧は、望ましくない熱の蓄積、およびねじ１のポンピング能力の低下を引き起こし得る。ＢとＤとの間の構造的特徴は、ＦとＧとの間で所望の回数、実質的に同じように繰り返され得る。前方サブ溝１１および後方サブ溝１２の深さおよび第２のねじ山１０の間隙は、ねじ１の最適な混合および溶融機能を達成するために、各繰り返しサイクルにおいて、ＢとＤとの間で使用されるものとは異ならせてもよい。第２のねじ山１０は、Ｇで終了し、前方サブ溝１１および後方サブ溝１２は、Ｇから排出端部に向かって、１ターンに対して約半分で位置するＨにおいて、共通の深さまでそれらの深さを徐々に変更することによって、単一の溝になるように融合する。第２のねじ山１０は、ＧとＨとの間に存在し得、Ｈで終了する。溝５の深さは、多くの場合、Ｈからねじ１の端部まで一定に保たれる。
【００３１】
米国特許第６，５９９，００４号において特許請求され、また米国特許第４，４０５，２３９号において特許請求された押出機ねじの共発明者でもある押出機ねじの発明者によって説明されるように、米国特許第‘２３９号の図２および図３は、テーパ区分Ａと区分Ｈの始まりとの間に位置する伝達区分、および区分Ｈの始まりからねじ１の端部まで位置する計量区分を示す。エネルギー伝達区分は、ねじ溝内にサブ溝を作り出すバリアねじ山を有する。ねじは、拭き取りねじ山として使用されるねじ山、つまり材料を供給端部に向かって移動させる最小のバレル間隙を有するねじ山、を交互にすることによって、固体粒子および溶融プールが単一の方向に流れることを可能にする。サブ溝の各々の深さは、１つのサブ溝から他のサブ溝に、材料の流れを促進するように、先行技術において変化する。この深さ変動は、サブ溝の長さ全体にわたって生じる。１つのサブ溝内の深さが増加するにつれて、他方は減少する、これは、ねじのエネルギー伝達区分の長さ全体にわたって繰り返されるパターンである。加えて、ねじ山の間隙は、上記の逆流を増加させるために、サブ溝深さにおける変化に関連して中断される。溝の深さが逆になる点で、ねじ山の直径もまた逆になり、そのため、拭き取りねじ山の間隙が減少して、拭き取りねじ山がバリアねじ山になり、バリアねじ山の間隙が増加して、バリアねじ山が拭き取りねじ山になる。ねじ山が反転または変換するポイントは、バリア区分の始まりである。ねじ山の間隙は、サブ溝深さの波状の様式において変化しない。その代わりに、拭き取りねじ山の最小バレル間隙からバリアねじ山のより小さな間隙に急な低下があり、またはその逆も同様である。さらに下流で別の反転が起こり、別のバリア区分を画定し、ねじ山は元の機能を再開する。これらのねじ山の逆転または変換は、エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって起こる。
【００３２】
米国特許第‘２３９号はまた、長さとバリア間隙の両方が一致するバリア区分、すなわち拭き取りねじ山とバリアねじ山との間の間隙が、ねじのエネルギー伝達区分全体を通じて一定であり、そのため、サブ溝の間を通過することができる粒子のサイズが、ねじのエネルギー伝達区分の長さ全体にわたって一定であることを開示する。混合が促進されながら、一定の間隙および長さは、同じサイズの材料が、エネルギー伝達区分におけるその場所に関わらず通過することを可能にするので、一定の長さ区分および間隙区分は、導電性溶融を促進することにおいて固有の制限を有する。溶融物の精製または分散は、次第に小さくなる粒子が、ねじの長さの下方へ移動することを可能にするように、エネルギー伝達区分の長さおよび間隙を変えることによって改良することができ、これは米国特許第‘００４号の押出機ねじの設計によってあるレベルで達成される。
【００３３】
一実施形態において、本発明のＥＴねじは、米国特許第６，５９９，００４号の図２に記載されているＥＴねじを改造したものである。米国特許第４，４０５，２３９号の図２のＥＴねじと米国特許第６，５９９，００４号の図２のＥＴねじとの間の主な違いは、エネルギー伝達区分の長さ全体にわたるバリア間隙である。米国特許第４，４０５，２３９号のねじにおいて、バリア間隙は、エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって本質的に一定であるが、一方で米国特許第６，５９９，００４号のねじにおいて、バリア間隙は、エネルギー伝達区分の長さ全体にわたって徐々に減少する。
【００３４】
一実施形態において、本発明のＥＴねじは、米国特許第‘２３９の図２に記載されているＥＴねじであり、それにおいて、ＥＴ区分は、（１）押出機バレル内径の８．０％〜１０．０％の距離平均化ＥＴ区分深さ、および（２）押出機バレル内径の６．０％〜８．０％の計量区分深さを有する。一実施形態において、本発明のＥＴねじは、米国特許第’００４の図２に記載されているＥＴねじであり、それにおいて、ＥＴ区分は、（１）押出機バレル内径の８．０％〜１０．０％の距離平均化ＥＴ区分深さ、および（２）押出機バレル内径の６．０％〜８．０％の計量区分深さを有する。これらの深さは、距離平均化ＥＴ断面深さおよび計量区分深さ以外の全ての態様において同様のＥＴねじに対して、より低い排出温度、および大幅な速度改善で、ＥＴねじが溶融性の固体架橋性組成物を加工することを可能にする。
【００３５】
溶融性の固体架橋性組成物
本発明の実施において使用することができる組成物は、溶融性の架橋性ポリマー固体である。固体の形状は、便宜上変化することができ、限定されるものではないが、ペレット、顆粒、粉末、およびフレークを含む。固体のサイズもまた、便宜上変えることができ、典型的には０．５ミリメートル（ｍｍ）〜５ｍｍの範囲である。
【００３６】
本発明の実施において使用することができる溶融性の固体架橋性組成物は、任意の架橋性ポリマーを含むことができるが、本発明のＥＴねじは、ポリオレフィン、特にエチレン系ポリオレフィンを加工することにおいて特に有用である。ポリオレフィンポリマーは、ポリオレフィンホモポリマーおよびインターポリマーの両方を含む。ポリオレフィンホモポリマーの例は、エチレンおよびプロピレンのホモポリマーである。ポリオレフィンインターポリマーの例は、エチレン／α−インターポリマーおよびプロピレン／α−オレフィンインターポリマーである。α−オレフィンは、好ましくは、Ｃ３−２０直鎖状、分岐状、または環状α−オレフィンである（プロピレン／α−オレフィンインターポリマーに関しては、エチレンは、α−オレフィンと考えられる）。Ｃ３−２０α−オレフィンの例としては、プロペン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、および１−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタン等の環状構造を含有することができ、３−シクロヘキシル−１−プロペン（アリルシクロヘキサン）およびビニルシクロヘキサン等のα−オレフィンをもたらす。この用語の古典的な感覚にα−オレフィンはないが、本発明の目的のために、ノルボルネンおよび関連するオレフィン等の特定の環状オレフィンは、α−オレフィンであり、上記のα−オレフィンの一部または全ての代わりに使用することができる。同様に、スチレンおよびその関連オレフィン（例えば、α−メチルスチレンなど）は、本発明の目的のためα−オレフィンである。例解的なポリオレフィンコポリマーとしては、エチレン／プロピレン、エチレン／ブテン、エチレン／１−ヘキセン、エチレン／１−オクテン、エチレン／スチレンなどを含む。例解的なターポリマーとしては、エチレン／プロピレン／１−オクテン、エチレン／プロピレン／ブテン、エチレン／ブテン／１−オクテン、およびエチレン／ブテン／スチレンを含む。コポリマーは、ランダムまたはブロック状であり得る。
【００３７】
ポリオレフィンはまた、不飽和エステルまたは酸等の１つ以上の官能基を含むことができ、これらのポリオレフィンは、周知であり、従来の高圧技術によって調製することができる。不飽和エステルは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、またはビニルカルボキシレートであり得る。アルキル基は、１〜８個の炭素原子を有することができ、好ましくは１〜４個の炭素原子を有し得る。カルボキシレート基は、２〜８個の炭素原子を有することができ、好ましくは２〜５個の炭素原子を有し得る。エステルコモノマーに起因するコポリマーの部分は、コポリマーの重量に基づいて１重量％〜最大５０重量％までの範囲であり得る。アクリレートおよびメタクリレートの例は、エチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、および２−エチルヘキシルアクリレートである。カルボン酸ビニルの例は、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、およびブタン酸ビニルである。不飽和酸の例としては、アクリル酸またはマレイン酸が挙げられる。
【００３８】
本発明の実施において有用なポリオレフィンのより具体的な実施例としては、非常に低密度のポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）（例えば、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙによって作製されたＦＬＥＸＯＭＥＲ（商標）エチレン／１−ヘキセンポリエチレン）、均質に分岐した直鎖状エチレン／．アルファ．−オレフィンコポリマー（例えば、Ｍｉｔｓｕｉ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ＬｉｍｉｔｅｄによるＴＡＦＭＥＲ（商標）およびＥｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣｏｍｐａｎｙによるＥＸＡＣＴ（商標））、均質に分岐し、実質的に直鎖状のエチレン／．アルファ．−オレフィンポリマー（例えば、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）およびＥＮＧＡＧＥ（商標）ポリエチレン）、および米国特許第７，３５５，０８９号に記載のもの等のオレフィンブロックコポリマー（例えば、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＩＮＦＵＳＥ（商標））が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の実施において特に有用なポリオレフィンは、均一に分岐した直鎖状および実質的に直鎖状のエチレンコポリマーである。実質的に直鎖状のエチレンコポリマーは、米国特許第５，２７２，２３６号、同第５，２７８，２７２号、および同第５，９８６，０２８号において、より詳細に記載される。
【００３９】
本発明の実施において有用なポリオレフィンはまた、プロピレン、ブテン、および他のアルケン系コポリマー、例えば、プロピレン由来の大多数の単位および他のα−オレフィン（エチレンを含む）由来の少数の単位を含むコポリマーを含む。本発明の実施において有用な例示的なプロピレンポリマーとしては、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ポリマー、およびＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（商標）ポリマーを含む。
【００４０】
一実施形態において、溶融性の固体架橋性組成物は、フリーラジカル開始剤を含む。好適なフリーラジカル開始剤としては、ジアルキルペルオキシドおよびジペルオキシケタール開始剤が挙げられるが、これらに限定されない。これらの化合物は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３ｒｄｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．１７，ｐｐ．２７−９０（１９８２）内に記載される。２つ以上のフリーラジカル開始剤の混合物がまた、フリーラジカル開始剤として共に使用されてもよい。加えて、フリーラジカルは、剪断エネルギー、熱、または放射線から形成することができる。
【００４１】
ジアルキルペルオキシドの群において、好適なフリーラジカル開始剤の非限定的な例は、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）−ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３，２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）ヘキシン−３、α、α−ジ［（ｔ−ブチルペルオキシ）−イソプロピル］−ベンゼン、ジ−ｔ−アミルペルオキシド、１，３，５−トリ−［（ｔ−ブチルペルオキシ）−イソプロピル］ベンゼン、１，３−ジメチル−３−（ｔ−ブチルペルオキシ）ブタノール、１，３−ジメチル−３−（ｔ−アミルペルオキシ）ブタノール、およびこれらの開始剤のうちの２つ以上の混合物である。
【００４２】
ジペルオキシケタール開始剤の群において、好適なフリーラジカル開始剤の非限定的な例としては、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロ−ヘキサンｎ−ブチル、４，４−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）バレラート、エチル３，３−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ブチラート、２，２−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）プロパン、３，６，６，９，９−ペンタメチル−３−エトキシカルボニルメチル−１，２，４，５−テトラオキサシクローノナン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−バレラート、エチル−３，３−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）−ブチラート、およびこれらの２つ以上の開始剤のうちの２つ以上の混合物が挙げられる。
【００４３】
組成物中に存在するフリーラジカル開始剤の量は、所望の範囲の架橋を与えるのに十分な最小量で変化することができる。フリーラジカル開始剤の最小量は、架橋性ポリマー（複数可）の重量に基づいて、典型的には少なくとも０．０２重量％、または少なくとも０．０５重量％、もしくは少なくとも０．１重量％である。組成物中のフリーラジカル開始剤の最大量は、変えることができ、それはコスト、効率、および所望の架橋度等のこのような因子によって、典型的に決定される。最大量は、架橋性ポリマー（複数可）の重量に基づいて、典型的には２０重量％未満、または１５重量％未満、または１０重量％未満である。
【００４４】
本発明の実施において使用される組成物はまた、任意に、添加剤および／または充填剤を含有することができる。代表的な添加剤としては、抗酸化剤、加工助剤、着色剤、紫外線安定剤（紫外線吸収剤を含む）、静電気防止剤、核生成剤、スリップ剤、可塑剤、潤滑剤、粘度調整剤、粘着付与剤、アンチブロッキング剤、界面活性剤、伸展油、酸捕捉剤、および金属不活性化剤が挙げられるが、これらに限定されない。これらの添加剤は、従来の様式で、かつ従来の量、例えば、組成物の総重量に基づいて０．０１重量％以下〜１０重量％以上の量で典型的に使用される。充填剤は、１０重量％を超える量で使用されてもよい。
【００４５】
溶融および押出のプロセス
本発明のＥＴねじは、既知のＥＴねじと同様の様式、かつ同様の装置を有して使用される。本発明のＥＴねじは、単一のバレル押出機用に設計され、かつその中に装着され、押出機は、既知の方法および既知の条件下で操作される。溶融性の固体架橋性組成物は、押出機の供給区分に供給され、押出機を通って移動する際に組成物上に作用するねじの回転により生成された熱および剪断力にさらされ、最終的に粘性液体として押出機から排出される。熱は、外部熱源、例えば、ヒートジャケットから押出機バレル壁を通じて導電的に組成物に典型的に適用される。動作条件は、組成物によって変わることになり、これらの条件は、典型的に組成物が押出機から出始める直前まで、任意の大幅な架橋を経験したことがないようなものである。
【００４６】
本発明は、以下の非限定的な実施例を通じてさらに説明される。
【００４７】
具体的な実施形態
試験方法
密度は、ＡＳＴＭ  Ｄ７９２、方法Ｂに従って測定される。結果は、１立方センチメートル当たりのグラム（ｇ）（ｇ／ｃｃまたはｇ／ｃｍ３）で記録される。
【００４８】
ポリエチレンに対するメルトインデックス（ＭＩ）測定は、以前は「条件Ｅ」として既知であり、またＩ２としても既知である、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８、条件１９０℃／２．１６キログラム（ｋｇ）重量に従って実行され、１０分当たりの溶出グラム数で報告される。
【００４９】
プロピレン系ポリマーについて、メルトフローレート（ＭＦＲ）測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８、条件２３０℃／２．１６キログラム（ｋｇ）重量に従って実行され、１０分当たりの溶出グラム数で報告される。
【００５０】
材料
ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥは、密度０．９２ｇ／ｃｃ、およびメルトインデックス２．３ｇ／１０分を有する低密度ポリエチレンであり、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【００５１】
ＥＮＧＡＧＥ（商標）８２００ポリオレフィンエラストマーは、密度０．８７０ｇ／ｃｃ、およびメルトインデックス５ｇ／１０分を有するエチレン−オクテンコポリマーであり、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【００５２】
ＰＯＥ１は、メルトインデックス（Ｉ２）４．８ｇ／１０分、および密度０．８７２ｇ／ｃｍ３を有するエチレン／１−オクテンポリオレフィンエラストマーであり、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ，ＵＳＡによって調製されている。
【００５３】
ＰＯＥ２は、メルトインデックス（Ｉ２）３．０ｇ／１０分、および密度０．８７５ｇ／ｃｍ３を有するエチレン／１−オクテンポリオレフィンエラストマーであり、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ，ＵＳＡによって調製されている。
【００５４】
ＬＤＰＥ６６２Ｉは、密度０．９１９ｇ／ｃｃ、およびメルトインデックス０．４７ｇ／１０分を有する低密度ポリエチレンであり、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【００５５】
ＢＲＡＳＫＥＭ  ＦＦ０１８Ｆは、メルトフロー１．８ｇ／１０分を有するホモポリマーポリプロピレン（ＰＰ）であり、Ｂｒａｓｋｅｍ  ＵＳＡから入手可能である。
【００５６】
ＮＯＲＤＥＬ（商標）３７２２ＥＬは、密度０．８７０ｇ／ｃｃ、および１２５℃におけるムーニー粘度１８ＭＵを有するエチレン−プロピレン−ジエンゴムであり、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【００５７】
高ＬＣＢ  ＥＯエラストマーは、密度０．８８８ｇ／ｃｃ、およびメルトインデックス１．７ｇ／１０分を有する長鎖分岐状エチレン−オクテンコポリマー（Ｄｏｗケース番号７８２８８および７８２８７からの試料Ｓ３）である。
【００５８】
高ＬＣＢ  ＥＰエラストマーは、密度０．８９０ｇ／ｃｃ、およびメルとインデックス１．５ｇ／１０分を有する長鎖分岐状エチレン−プロピレンコポリマー（Ｄｏｗケース番号７８２８８および７８２８７からの試料Ｓ２）である。
【００５９】
２つの樹脂系が、実施例１〜３において使用される。第１の樹脂は、ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥである。第２の樹脂系は、９１重量％のＥＮＧＡＧＥ（商標）８２００と９重量％のＰＰとの配合物、または９１重量％のＰＯＥ１と９重量％のＰＰとの配合物である。これらの配合物を、両方のポリマーの溶融点を十分に上回る温度で配合することによって作製した。これらの配合組成物は、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ樹脂（ＥＮＧＡＧＥ（商標）８２００樹脂で作製された場合）、またはＰＯＥ１−ＰＰ樹脂（ＰＯＥ１で作製された場合）と称される。ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物またはＰＯＥ１−ＰＰ配合物は、水中ペレタイザーを伴うＣＯＰＥＲＩＯＮ（商標）Ｗ＆Ｐ  ＺＳＫ−３０ｍｍ共回り、噛合型二軸ねじ押出機を使用して得られる。ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物について、ＺＳＫ−３０ｍｍを、１３．６ｋｇ／時の供給率、１２２〜１２４ｒｐｍのねじ速度、２０／３２５／２００／１００／２０メッシュスクリーン、および５つのバレルゾーンおよびダイ用の１４０℃／１４０℃／１５０℃／１６５℃／１６５℃／１７６．６７℃の設定温度で運転させた。ＰＯＥ１−ＰＰ配合物について、ＺＳＫ−３０ｍｍを、１１．３ｋｇ／時の供給率、１７５ｒｐｍのねじ速度、２０／３２５／２００／１００／２０メッシュスクリーン、および５つのバレルゾーンおよびダイ用の１４０℃／１４０℃／１５０℃／１６５℃／１３５℃／９３．３℃の設定温度で運転させた。両方の場合において、バレル＃１における窒素パージを、０．４２Ｎｍ３／時で設定した。
【００６０】
これらの樹脂系の温度依存複素粘度は、図３および４において提供される（青い菱形は１２０℃、赤い四角は１３５℃、および緑色の三角は１５０℃）。図５は、１３５℃での樹脂系の複素粘度を示す（赤い四角はＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ、青い菱形はＥＮＧＡＧＥ（商標）−ＰＰ）。
【００６１】
実施例１（比較実施例）：Ｄａｖｉｓ−Ｓｔａｎｄａｒｄ（ＤＳ）押出機上のダブルフライトマドックねじの性能データ
直径２．５インチのダブルフライトマドックねじが、ポリマー樹脂を押出すために使用される。ＤＳ押出機の幾何学形状は、以下の通りである：ねじの長さ対直径（Ｌ／Ｄ）比は、２６（ねじフライトの開始からねじの先端まで測定）、または２４（ねじの供給ケーシングの端部に対応するねじの場所からねじの先端まで測定）。ねじは、５つの基本的な区分で構築される。５つの基本区分は以下の通りである：（１）深さ０．５００インチ（１２．７ｍｍ）を有する直径５．６長の一定深さ供給区分、（２）直径４．２の移行区分、（３）直径１１．８長の０．１５０インチ（３．８１ｍｍ）の一定溝深さを有する第１の計量区分、（４）軸方向マドックミキサ（直径２．２の長さ）、および（５）直径２．５の長さおよび０．１６６インチ（４．２１６ｍｍ）の深さを有する第２の計量溝。供給区分、移行区分、および第１の計量区分におけるリード長は、３．５インチ（８８．９ｍｍ）である。第２の計量区分のリード長は、２．３インチ（５８．４２ｍｍ）である。供給区分の第１の直径２．８、第１の計量区分の最後の直径１．４、および第２の計量区分は、シングルフライトである。他の全てのねじの区分は、ダブルフライトである。シングルフライト領域のフライト幅は、０．２５インチ（６．３５ｍｍ）であり、ダブルフライト区分におけるフライト幅は、０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）である。
【００６２】
ポリマーまたは配合物の押出評価は、（５つのゾーン全て、ヘッド、およびダイにわたって１１５．６℃の設定温度で）ダブルフライトマドックねじ、および２０／４０／６０／２０メッシュスクリーンを使用して、２．５インチ押出機上で行われる。ねじ速度は、２５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範囲である。溶融放出温度は、手持ち型熱電対（高温計）のプローブを、ダイから出るときに溶融ポリマーに浸漬することによって測定される。このパラメータは、一般的な剪断加熱の程度の尺度である。
【００６３】
ダブルフライトマドックねじを用いたＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ樹脂の性能は、表１において報告される。この表に示されるように、排出圧力および排出温度は、予想されるように、ねじ速度の増加と共に上昇した。運転に対する比速度は、毎分所与の回転数（ｋｇ／（ｈ  ｒｐｍ））で、毎分０．７６〜０．８８ｋｇの範囲であり、正の軸方向圧力勾配が、ねじの計量溝内に存在することを示している。計算された比回転速度は、１ｋｇ／（ｈ  ｒｐｍ）である。
【００６４】
【表１】
2019536661.tif 000003
【００６５】
同様のプロセスデータが、本質的に同一の条件でＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物について収集される。この樹脂系を用いたダブルフライトねじの性能が、表２において提供される。ダブルフライト計量溝内で計算された平均剪断速度は、２５〜１００ｒｐｍのねじ速度で約２２〜８７  １／ｓの範囲である。図５に示されるように、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物は、ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ樹脂よりもかなり粘性が高い。全てのねじ速度において、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物に対して測定された押出物温度は、ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ樹脂に対して測定されたものよりも高く、２５ｒｐｍより高いねじ速度で、前者の押出物温度が、過酸化物含有組成物の押出中のいずれの架橋を最小限に抑えるために必要とされる、１３５℃（２７５°Ｆ）の最大許容温度を超える。このため、このダブルフライトマドックねじは、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物の押出には許容不可能である。
【００６６】
【表２】
2019536661.tif 000004
【００６７】
実施例２（比較実施例）：ＡＫ押出機上のエネルギー伝達ねじの性能データ
比較エネルギー伝達（ＥＴ）ねじが、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｋｕｈｎｅ（ＡＫ）単一ねじ押出機に対して使用される。押出機は、長さ対直径の比が２１である（ねじフライトの始めからねじ先端までを測定）直径２．５インチ（６３．５ｍｍ）の機械である。深い計量溝を備えたＥＴねじが、この研究のために使用される。ねじは、以下の区分を有する：（１）０．５１５インチ（１３．０８１ｍｍ）の一定深さの直径８長の供給区分、（２）直径６長の移行区分、（３）距離平均化深さ０．２０７インチ（５．２５８ｍｍ）を有する直径７長のＥＴ区分、および（４）０．１５０インチ（３．８１ｍｍ）の一定深さにおける直径０．４６長の計量区分。リード長は、ねじの全ての区分に対して３インチ（７６．２ｍｍ）であった。
【００６８】
比較ＥＴねじを用いたＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂およびＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物に対する性能データが、表３に列挙される。
【００６９】
【表３】
2019536661.tif 000005
【００７０】
実施例３：ＤＳ押出機上の本発明のエネルギー伝達ねじに対する性能データ
ＤＳ押出機用に設計された本発明のエネルギー伝達（ＥＴ）ねじの一実施形態は、０．２２インチ（５．５８８ｍｍ）の距離平均化ＥＴ断面深さ、および０．１６インチ（４．０６４ｍｍ）の計量溝深さを有する。ＥＴねじに対するねじ寸法の概要は、表４に提供される。
【００７１】
【表４】
2019536661.tif 000006
【００７２】
図６は、表４内に記載されたＥＴねじの部分概略図である。ＥＴ区分は、ＡおよびＢの２つの溝を有する。ＥＴ区分の始まりから端部まで、溝Ａの深さはＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３、ＤＡ４、ＤＡ５、ＤＡ６、およびＤＡ７として表され、一方で溝Ａの長さは、ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＡ３、ＬＡ４、ＬＡ５、およびＬＡ６として表される。溝Ｂについては、６つの深さ（ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４、ＤＢ５、およびＤＢ６）、および５（ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３、ＬＢ４、およびＬＢ５）がある。表５Ａ、表５Ｂ、および図６を参照のこと。
【００７３】
【表５Ａ】
2019536661.tif 000007
【００７４】
【表５Ｂ】
2019536661.tif 000008
【００７５】
溝Ａの全長：
【００７６】
【数１】
2019536661.tif 000009
【００７７】
溝Ａの奥行長さ：
【００７８】
【数２】
2019536661.tif 000010
【００７９】
同様に、溝Ｂの全長：
【００８０】
【数３】
2019536661.tif 000011
【００８１】
溝Ｂの奥行長さ：
【００８２】
【数４】
2019536661.tif 000012
【００８３】
距離平均ＥＴ深さは、次のように計算される：
【００８４】
【数５】
2019536661.tif 000013
【００８５】
表４のＥＴねじの長さおよび深さは、表６Ａおよび表６Ｂに列挙される。
【００８６】
【表６Ａ】
2019536661.tif 000014
【００８７】
【表６Ｂ】
2019536661.tif 000015
【００８８】
表４のＥＴねじの溝Ａの全長は、次の式により４９８．６ｍｍである：
【００８９】
【数６】
2019536661.tif 000016
【００９０】
表４のＥＴねじの溝Ａの奥行長さは、次の式により１２３．０９ｍｍ２である：
【００９１】
【数７】
2019536661.tif 000017
【００９２】
表４のＥＴねじの溝Ｂの全長は、次の式により４２２．４ｍｍである：
【００９３】
【数８】
2019536661.tif 000018
【００９４】
表４のＥＴねじの溝Ｂの奥行長さは、次の式により７９．０９ｍｍ２である：
【００９５】
【数９】
2019536661.tif 000019
【００９６】
距離平均ＥＴ深さは、以下により５．５８ｍｍと計算される：
【００９７】
【数１０】
2019536661.tif 000020
【００９８】
【数１１】
2019536661.tif 000021
【００９９】
ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物、およびＰＯＥ１−ＰＰ配合物のＥＴねじの性能は、実験室において決定される。
【０１００】
ポリマーまたは配合物の押出評価は、（５つのゾーン全て、ヘッド、およびダイにわたって１１５．６℃の設定温度で）表４のＥＴねじ、および２０／４０／６０／２０メッシュスクリーンを使用して、２．５インチ押出機を使用して行われる。ねじ速度は、２５ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範囲である。溶融放出温度は、手持ち型熱電対（高温計）のプローブを、ダイから出るときに溶融ポリマーに浸漬することによって測定される。このパラメータは、一般的な剪断加熱の程度の尺度である。
【０１０１】
ＤＳ押出機上で表４のＥＴねじを用いたＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂に対する性能データは、表７に列挙される。ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂の比速度は、０．９２〜１．０３ｋｇ／（ｈ  ｒｐｍ）の範囲内である。ねじ速度が５０ｒｐｍを上回らないとき、排出温度は、（過酸化物含有組成物の押出中のいずれの架橋を最小限に抑えるために必要とされる）目標の１３５℃を下回る。また、全てのねじ速度に対する排出圧力は、目標の３，５００ｐｓｉ（２４．１ＭＰａ）を下回る。
【０１０２】
【表７】
2019536661.tif 000022
【０１０３】
ＤＳ押出機上のＥＮＧＡＧＥ−ＰＰおよびＰＯＥ１−ＰＰ配合物に対する表４のＥＴねじの性能データは、それぞれ表８および表９に列挙される。１．１７〜１．３６ｋｇ／（ｈ  ｒｐｍ）の範囲における、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰおよびＰＯＥ１−ＰＰ配合物に対する比速度は、ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂に対する比速度よりも高い（表７）。ねじ回転数が２５ｒｐｍ以下の場合、排出温度および排出圧力の両方は、ねじ速度が２５ｒｐｍを上回らないとき、目標値（１３５℃および２４．１ＭＰａ）を下回り、一方でねじ速度が２５ｒｐｍを上回るとき、目標値を超える。
【０１０４】
ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰおよびＰＯＥ１−ＰＰの両方の配合物に対して、ゾーン５の圧力は、４つのねじ速度で排出圧力より高く、これは圧力勾配が負であることを示す、したがって、計量ゾーンは、樹脂で一杯であり、圧力は速度を促進する（例えば、圧力流が増加する）。
【０１０５】
【表８】
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【０１０６】
【表９】
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【０１０７】
比較１：ＤＳ押出機上のダブルフライトマドックねじおよびエネルギー伝達ねじに対する性能データ
実施例１（比較実施例）のダブルフライトマドックねじを使用して、２．５インチＤａｖｉｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄ押出機上で、ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂の全く同じバッチの２つの別々の押出実験からの比較データが、表１および表１０に与えられる。２組のデータの平均が、表１１に示される。
【０１０８】
【表１０】
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【０１０９】
【表１１】
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【０１１０】
図７（青い菱形は、ダブルフライトマドックねじであり、赤い四角は、ＥＴねじである）は、（ダブルフライトマドックねじについては表９、本発明のＥＴねじについては表７内の値を使用して）ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂に対する、本発明のＥＴねじおよびダブルフライトマドックねじの性能の比較を示す。同じ速度で、ＥＴねじ上の押出物の排出温度は、ダブルフライトマドックねじ上の押出物の排出温度よりも、常に数度低かった。また、ＥＴねじの速度は、ダブルフライトマドックねじよりも高かった。速度は、１３５℃〜１４５℃の温度範囲において、３２％〜３３％に改善された。速度の改善は、任意の所与の温度における速度を推定するために、図７のデータを二次方程式で適合させ、これらの式を使用することによって算出される。したがって、ＥＴねじは、ダブルフライトマドックねじと比較して大幅な速度改善を提供する。別の視点で、９０．７ｋｇ／時の固定速度において、ＥＴねじは、ダブルフライトマドックねじよりも６℃低い溶融排出温度をもたらす（これは、過酸化物含有組成物の押出中の任意の架橋を最小限に抑えるために有益である）。
【０１１１】
図８（青い菱形はＥＮＧＡＧＥ（商標）−ＰＰ：ダブルフライトマドックねじ、赤い四角はＥＮＧＡＧＥ（商標）−ＰＰ：ＥＴねじ、および緑色の三角はＰＯＥ１−ＰＰ：ＥＴねじ）は、（ダブルフライトマドックねじについては表２の値、および本発明のＥＴねじについては表８の値を使用して）ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ樹脂に対する、本発明のＥＴねじ、およびダブルフライトマドックねじ上の性能の比較を示す。ＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂と同様に、ＥＴねじ上の押出物の排出温度は、同じ速度でのダブルフライトマドックねじ上の排出温度よりも常に数度低い。また、ＥＴねじの速度は、ダブルマドックねじの速度よりも高い。速度は、１３５℃〜１４５℃の温度範囲内で、３１％から４９％まで改善される。速度の改善は、任意の所与の温度における速度を推定するために、図７のデータを二次方程式で適合させ、これらの式を使用することによって算出される。したがって、ＥＴねじは、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物用のダブルフライトマドックねじと比較して、大幅な速度改善を提供する。データを解釈するための別の方法として、３１．８ｋｇ／時の所与の処理量において、ＥＴねじが、ダブルフライトマドックねじと比較して溶融排出温度における１０℃の低下をもたらしたことである。ＬＤＰＥの場合のように、これは、押出工程中、組成物中の過酸化物の早期分解を最小限に抑えるために有利であろう。
【０１１２】
本発明のＥＴねじを用いたＰＯＥ１−ＰＰ配合物に対する速度対排出温度の性能曲線もまた、（表９に所与のデータを使用して）図８に提示される。ＰＯＥ１−ＰＰ、および本発明のＥＴねじ上のＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物の性能曲線は、同様の傾向を有し、２つの配合物が非常に類似した溶融レオロジを有するという事実に起因し得る。わずかな差は、異なる配合プロセスと異なるロットの樹脂との間のばらつきからもたらされる。
【０１１３】
本発明のＥＴねじの性能は、種々の樹脂および樹脂配合物について研究され、性能データは、ダブルフライトマドックねじの性能データと比較される。結果を、表１２内で要約する。全ての樹脂または樹脂配合物について、ＥＴねじの速度は、ダブルフライトマドックねじの速度よりも高い。速度の改善は、著しく、１３５℃〜１４５℃の温度範囲内で、７％から８０％にも達する。速度の改善は、任意の所与の温度で速度を推定するために、溶融排出温度（℃）対押出速度（ｋｇ／時）のデータを一次式または二次式（どちらか適切な方）に適合させ、これらの式を使用することによって算出される。
【０１１４】
【表１２】
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【０１１５】
比較２：ＡＫ押出機およびＤＳ押出機上のエネルギー伝達ねじの性能データ
ＡＫ押出機上のＥＴねじのＤＦＤＡ−１２１６ＮＴ  ＬＤＰＥ樹脂の性能データ（表３）を、ＤＳ押出機上の本発明のＥＴねじの性能データ（表７）と比較すると、ＡＫ押出機上のＥＴねじの排出温度は、ねじ速度が２５ｒｐｍで、ＤＳ押出機上の本発明のＥＴねじの排出温度よりわずかに低い、しかしながら、ねじ速度が２５ｒｐｍより高いとき（例えば、７０ｒｐｍおよび１００ｒｐｍ）、未溶融樹脂が、ＡＫ押出機上で観察され、正確な排出温度を測定することは不可能である。
【０１１６】
ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物の性能に関して、ＡＫ押出機上の比較ＥＴねじの２５ｒｐｍでの排出温度は、１３６℃であり、一方ＤＳ押出機上の２５ｒｐｍでの本発明のＥＴねじの排出温度は、１３４．４℃である。さらに、より高いねじ速度（最大１００ｒｐｍ）では、未溶融樹脂は、ＡＫ押出機上で使用される比較のＥＴねじでは観察されるが、ＤＳ押出機上で使用される本発明のＥＴねじでは観察されない。この結果は、ＤＳ押出機上の本発明のＥＴねじは、（過酸化物含有組成物の押出中のいずれの架橋を最小限に抑えるために必要とされる）１３５℃の目標温度を下回って、排出温度を維持することができるだけでなく、未溶融の防止に効果的であり、一方でＡＫ押出機上の比較ＥＴねじはそのような良い性能を有することはない、ということを示す。
【０１１７】
比較３：異なるＥＴ平均深さ、および計量区分深さにおける、ＤＳ押出機上のエネルギー伝達ねじの模擬性能データ
模擬実験が、異なるＥＴ平均深さおよび計量区分深さで、ＤＳ押出機上の本発明のＥＴねじを使用して、ＥＮＧＡＧＥ−ＰＰ配合物について実施される。表１３に示されるように、排出温度が１３５℃に維持されながら、速度が、ＥＴ平均深さおよび計量区分深さが増すにつれて、増加する。未溶融樹脂は、ＥＴ平均深さおよび計量区分深さが深すぎる場合、押出物中に存在する可能性が非常に高いので、第１の設計は、最終ねじ製造（すなわち、表４のＥＴねじ）用に選択される。
【０１１８】
【表１３】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月30日(2019.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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