(57)【要約】  本発明は、高吸収性ポリマ、つまりポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）（２４）の形態を変化させるための一軸押出機（１０）に関する。当該一軸押出機（１０）は、入口開口（３６）、案内通路（１６）、ウォーム軸（１２）および出口開口（３０）を有している。本発明に基づき前記ウォーム軸（１２）は、ウォーム（１４）のリード（Ｇ）のリード値（Ｇ１）を、前記案内通路（１６）の送りゾーン（１８）に沿って有しており、前記案内通路（１６）は混合部材ユニット（４９）を有しており、該混合部材ユニット（４９）は、当該一軸押出機の前記案内通路（１６）内に突入しておりかつ前記ＳＡＰポリマゲル（２４）の混合用に形成された、少なくとも１つの混合部材を有している。
2020514109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高吸収性ポリマ、つまり高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）（２４）の形態を変化させるための一軸押出機（１０）であって、
−  ＳＡＰポリマゲル（２４）の供給用の入口開口（３６）、
−  該入口開口（３６）に接続された案内通路（１６）、
−  前記ＳＡＰポリマゲル（２４）を送り、その形態を変化させるために前記案内通路（１６）内に配置されたウォーム軸（１２）および
−前記案内通路（１６）に接続されており、好適にはやはり、変化された形態を有する前記ＳＡＰポリマゲル（４４）の形態を変化させ、導出するための出口開口（３０）を有しており、
前記ウォーム軸（１２）は、軸部（１３）と、該軸部（１３）に配置されたウォーム（１４）とを有しており、該ウォーム（１４）により前記ＳＡＰポリマゲル（２４）を前記入口開口（３６）から前記出口開口（３０）へ送るように配置されかつ形成されており、
前記案内通路（１６）は、前記入口開口（３６）にまたは前記入口開口（３６）付近に配置された入口ゾーン（２６）、前記出口開口（３０）にまたは前記出口開口（３０）付近に配置された出口ゾーン（２８）および前記案内通路（１６）に沿って前記入口ゾーン（２６）から前記出口ゾーン（２８）まで延在する送りゾーン（１８）を有する、一軸押出機（１０）において、
前記ウォーム軸（１２）は、前記案内通路（１６）の前記送りゾーン（１８）に沿って、前記ウォーム（１４）のリード（Ｇ）のリード値を有しており、前記案内通路（１６）は、少なくとも１つの混合部材ユニット（４９）を有しており、該混合部材ユニット（４９）は、当該一軸押出機の前記案内通路（１６）内に突入しておりかつ前記ＳＡＰポリマゲル（２４）の混合用に形成された、少なくとも１つの混合部材を有していることを特徴とする、一軸押出機（１０）。
【請求項２】
前記ウォーム軸（１２）は、前記ウォーム（１４）のリード（Ｇ）の第１のリード値（Ｇ１）を、前記案内通路（１６）の前記送りゾーン（１８）に沿って有しており、かつ送り方向（２０）に続く、前記ウォーム（１４）の前記リード（Ｇ）の第２のリード値（Ｇ２）を、前記案内通路（１６）の前記送りゾーン（１８）に沿って有しており、特に前記第２のリード値（Ｇ２）は、前記第１のリード値（Ｇ１）よりも大きいかまたは同じ大きさであり、択一的には前記第１のリード値（Ｇ１）よりも小さくなっている、請求項１記載の一軸押出機（１０）。
【請求項３】
前記ウォーム軸（１２）は、前記案内通路（１６）に沿って、前記ウォーム（１４）の少なくとも３つの異なるリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を有している、請求項１または２記載の一軸押出機（１０）。
【請求項４】
前記ウォーム（１４）の前記リード（Ｇ）は、前記案内通路（１６）の前記送りゾーン（１８）に沿って増大しており、前記ウォーム（１４）は、前記入口ゾーン（２６）から前記送りゾーン（１８）への移行部に、前記送りゾーン（１８）に沿って最小のリード値（Ｇ１）を有し、かつ前記送りゾーン（１８）から前記出口ゾーン（２８）への移行部に、前記送りゾーン（１８）に沿って最大のリード値（Ｇ２）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項５】
前記混合部材ユニット（４９）は、前記案内通路（１６）の内部空間（１７）内に延在する、ピンユニット（４８）の少なくとも１つのピン（４８．１，４８．２）と、前記ウォーム（１４）に沿った少なくとも１つの切欠き（５０）とを有しており、特に前記少なくとも１つのピン（４８．１，４８．２）は、前記ウォーム（１４）が作動して回転させられる時に、前記ウォーム（１４）の前記少なくとも１つの切欠き（５０）内に入ることになり、これにより、前記ピン（４８．１，４８．２）が前記ウォーム（１４）に接触すること無しに、前記ウォーム軸（１２）の前記軸部（１３）の回転が可能となる、請求項１から４までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項６】
前記案内通路（１６）は、前記送り方向（２０）において前記案内通路（１６）に沿って互いに混合部材間隔（Ｋ）をあけて離されて配置された、少なくとも２つのピン（４８）を有しており、前記混合部材間隔の値（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４）は、前記ウォーム（１４）の前記リード（Ｇ）のリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）に、同じ配置または逆の配置で適合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項７】
‐  前記混合部材間隔（Ｋ）は、より大きなリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が設定されている場合には、前記混合部材間隔（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５）の、より大きな値が設定されており、より小さなリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が設定されている場合には、前記混合部材間隔（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５）の、より小さな値が設定されているように、前記リード（Ｇ）に同じ配置で適合されている、または
‐  前記混合部材間隔（Ｋ）は、より大きなリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が設定されている場合には、前記混合部材間隔（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５）の、より小さな値が設定されており、より小さなリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）が設定されている場合には、前記混合部材間隔（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５）の、より大きな値が設定されているように、前記リード（Ｇ）に逆の配置で適合されている、請求項６記載の一軸押出機（１０）。
【請求項８】
前記ウォーム（１４）の、少なくとも１つのリード値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）は３０ｍｍ〜８００ｍｍ、例えば５００ｍｍ〜６００ｍｍである、請求項１から７までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項９】
前記ウォーム（１４）のフライト幅（ｅ）の値は４ｍｍ〜８０ｍｍ、例えば４０ｍｍである、請求項１から８までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１０】
前記ウォーム軸（１２）の前記軸部（１３）と前記案内通路（１６）の壁との間の送り空間高さ（Ｈ）の少なくとも１つの値は、２５ｍｍ〜５００ｍｍ、たとえば３１０ｍｍである、請求項１から９までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１１】
ウォーム外径（Ｄ）の値は６０ｍｍ〜１０００ｍｍ、例えば６５０ｍｍである、請求項１から１０までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１２】
軸部直径（ｄ）の少なくとも１つの値は２５ｍｍ〜５００ｍｍ、例えば３４０ｍｍである、請求項１から１１までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１３】
軸部直径（ｄ）とウォーム外径（Ｄ）の比ｄ／Ｄは０．４〜０．６、例えば０．４４９〜０．５７７、特に０．５２である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１４】
前記リード（Ｇ）は前記送りゾーン（１８）に沿って、前記入口ゾーン（２６）付近の５００ｍｍのリード値（Ｇ１）から、前記出口ゾーン（２８）付近の６００ｍｍのリード値（Ｇ４）に増大している、請求項１から１３までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１５】
前記ウォーム軸（１２）は、最大でも前記案内通路（１６）に沿って最大のリード値（Ｇ４）の２０％〜８５％である、前記案内通路（１６）に沿って最小のリード値（Ｇ１）を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１６】
当該一軸押出機（１０）は、ＳＡＰの吸水量を高める望ましい形態を有するＳＡＰポリマゲル（２４）を少なくとも２３トン／時の処理量で製造するように構成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１７】
駆動モータ（４０）および／または加熱装置（４２）を有しており、
‐前記駆動モータ（４０）は、前記ウォーム軸（１２）の前記軸部（１３）を、最大１５０ｒｐｍで回転させるように構成されており、かつ／または
‐前記加熱装置（４２）は、前記案内通路（１６）を加熱するように構成されており、これにより該案内通路（１６）は、いずれにしろ前記入口ゾーン（２６）に８５℃〜１４０℃の温度を有しており、特に当該一軸押出機（１０）の作動時に、前記案内通路（１６）内の前記ＳＡＰポリマゲル（２４）の温度は前記送り方向（２０）に沿って前記出口ゾーン（２８）まで上昇し、好適には２０℃〜４０℃の範囲の温度だけ上昇するようになっており、好適にはさらに、前記出口開口（３０）の直後で前記ＳＡＰポリマゲル（２４）は、再冷却されて、該ＳＡＰポリマゲル（２４）は、９０℃〜１１０℃の温度になっている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）を用いて高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）（２４）の形態を変化させる方法であって：
−  重合プロセス（３８）により、前記ＳＡＰポリマゲル（２４）を前記一軸押出機（１０）内へ供給するステップ、
−  前記一軸押出機（１０）を作動させ、前記ＳＡＰポリマゲル（２４）の形態を変化させるステップおよび
−  変化された形態を有する前記ＳＡＰポリマゲル（４４）を、前記一軸押出機（１０）から乾燥プロセス（４６）へ導出するステップ
を有する、方法。
【請求項１９】
高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）（２４）の形態を変化させるための、請求項１から１７までのいずれか１項記載の一軸押出機（１０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させるための一軸押出機ならびに、特に高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）を粒状化させるための一軸押出機の使用、および一軸押出機を用いてＳＡＰポリマゲルの形態を変化させる方法に関する。
【０００２】
国際公開第２０１４１１８０２４号（WO 2014/118024 A1）には、軸平行に回転する少なくとも２つの軸（混練機）を備えた重合反応器内でのモノマ水溶液の重合により、膨潤したゲル床の高い膨潤速度および大きな遠心分離保持容量と同時に高い浸透性を備えた吸水性ポリマ粒子を製造する方法が記載されている。これにより生じたポリマゲルは、次いで高温で押し出され、熱により表面後架橋される。押出中、ポリマゲルは８０℃よりも高い温度を有しており、押出時には６０ｋＷｈ／ｔ未満の比機械的エネルギが導入される。押出時に導入される比機械的エネルギ（ＳＭＥ）は、例えば押出機の内部長さ：内径（Ｌ／Ｄ）の比を介して影響を及ぼされ得る。比機械的エネルギ（ＳＭＥ）は、ポリマゲルの処理量（ｔ／ｈ）で割った、押出機のモータ出力（ｋＷ）である。有利には、短い押出機が使用される。これにより、押出時の極度に高い圧力が回避される。押出時に、ポリマゲルは穴あき板の穴を介して押し通される。軸平行に回転する少なくとも２つの軸を備えた重合反応器内で製造された、比較的高度に架橋されたポリマゲルが、追加的に比較的高い温度で押し出されると、吸水性ポリマ粒子の特性が改良され得る。このとき生じる剪断力は、熱による表面後架橋後に高い膨潤速度（ＦＳＲ）および大きな遠心分離保持容量（ＣＲＣ）を有する比較的粗いポリマ粒子をもたらす。しかしながら、押出時の極度に高いエネルギ導入は、膨潤速度（ＦＳＲ）および遠心分離保持容量（ＣＲＣ）の低下を招くので、回避されねばならない。国際公開第２０１４１１８０２４号の特許出願から公知の知見および国際公開第２０１４１１８０２４号の内容は、本明細書の構成要素であり、国際公開第２０１４１１８０２４号を参照することにより、本明細書に加えられる。
【０００３】
本発明は、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させるための、請求項１の上位概念に記載の一軸押出機、つまり、
−  ＳＡＰポリマゲルを供給するための入口開口、
−  入口開口に接続された案内通路、
−  案内通路内に配置された、ＳＡＰポリマゲルを送りかつその形態を変化させるためのウォーム軸および
−  案内通路に接続された、好適には同様に、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルの形態を変化させ、導出するための出口開口
を有する一軸押出機を起点とする。
【０００４】
ウォーム軸は、軸部および軸部に配置されたウォームを有しており、ウォームによりＳＡＰポリマゲルを入口開口から出口開口へ送るように配置されかつ形成されている。
【０００５】
案内通路は、入口開口にまたは入口開口付近に配置された入口ゾーン、出口開口にまたは出口開口付近に配置された出口ゾーンおよび案内通路に沿って入口ゾーンから出口ゾーンまで延在する送りゾーンを有している。
【０００６】
このような一軸押出機は、一般に従来技術から周知であり、とりわけ固形または粘性の質量体を、スクリューコンベヤの機能原理に基づき送ると共に、質量体に所定の形状を付与するために用いられる。
【０００７】
このような一軸押出機は、例えばケーシング内に配置されたウォーム軸もしくはスクリュー軸を有しており、ウォーム軸もしくはスクリュー軸は、その長手方向軸線を中心として、典型的には駆動モータにより回転させられる。ウォーム軸もしくはスクリュー軸は、ウォームもしくはスクリューおよび軸部を有している。ウォームもしくはスクリューは、軸部の長手方向軸線に沿って延在している。ケーシングは、典型的には円筒形に形成されており、ウォーム軸のウォームはケーシング壁に隣接している。ケーシングの内部空間は、入口ゾーン、送りゾーンおよび出口ゾーン、いわゆる調量ゾーンに分けることができる。質量体は、典型的にはホッパを介して、一軸押出機の入口開口を経て入口ゾーン内へ導入される。一軸押出機に質量体が充填されると、ウォーム軸の軸部が回転し、質量体をケーシングに沿って、入口ゾーンから送りゾーンを経て出口ゾーンに送る。さらに、回転中の質量体と、静止状態のケーシング壁との間に摩擦が生ぜしめられ、これにより圧力が上昇させられて、一軸押出機の出口ゾーンの終端部、すなわち調量ゾーンの下流側に設けられた賦形式の出口開口を通す押出もしくは絞出しが可能になる。
【０００８】
上記のこのようなウォームは、その他のパラメータの他に、リードＧもしくはピッチおよび軸部直径ｄ、ならびにウォーム外径Ｄを有している。リードは、２つのウォームらせん部の間の間隔に相当する。軸部直径ｄ：ウォーム外径Ｄの比、すなわちｄ／Ｄを介して、ウォームを分類することができる。比ｄ／Ｄが０．３〜０．５の場合は、高い処理量を可能にする、いわゆる深く切り込まれたウォームである。比ｄ／Ｄが０．７〜０．９の場合は、高い圧力を可能にするが、処理量は深く切り込まれたウォームよりも低い、いわゆる浅く切り込まれたウォームである。
【０００９】
欧州特許第１５１０３１７号明細書（EP 1 510 317 B1）には、図１に、上向きに開放された供給開口、円筒状の管部分およびスクリュー部分を備えたスクリュー押出機が示されている。スクリュー部分はモータにより駆動され、円筒状の管部分内で回転させられる。管部分の前端部には、多数の小さな孔を有する穿孔押出板が位置している。スクリュー部分は、管部分に沿って切断ピースを穿孔押出板に送る。ピースは押出板を介して押し通され、ヒドロゲル粒子を成すように成形される。スクリューのリードは、この図１では入口ゾーンの方が、送りゾーンにおけるよりも大きくなっている。
【００１０】
欧州特許出願公開第２５５７０９５号明細書（EP 2 557 095 A1）には、図１に、円筒状のケーシング、基部、スクリュー、供給開口、ホッパ、押出開口、穴あきノズル、回転刃、リング、逆流防止部材およびモータを備えたスクリュー押出機が示されている。供給開口のホッパを介して、ヒドロゲルが上方からケーシング内へ供給される。スクリューはケーシング内に配置されている。回転刃はスクリューに配置されていてよい。モータはスクリューを駆動する。スクリューは、スクリュー押出機に沿ってヒドロゲルを送り、次いで穴あきノズルと回転刃とを介してヒドロゲルを押出開口から導出するために用いられる。スクリューのリードは、この図１では入口ゾーンの方が、送りゾーンにおけるよりも大きくなっている。
【００１１】
特開２００５−２７２６５３号公報（JP 2005-272653 A）には、とりわけスクリューケーシング、スクリューシャフト、充填開口、出口開口およびスクリューを備えた、ヒドロゲルを処理するためのスクリュー押出機が示されている。スクリュー押出機のスクリューシャフトは、含水ゲルの、供給側への逆流が防止されるように形成されている。このためにスクリューシャフトは、比Ｃ＝（Ｂ／Ａ）×１００に相当する横方向区間長さを有しており、この場合、Ｃは１００％〜５００％の範囲内にある。Ａは、スクリューの近位端部と充填開口の遠位端部との間の横方向区間長さに相当し、Ｂは、充填開口の遠位端部とスクリューの遠位端部との間の横方向区間長さに相当する。
【００１２】
特開２００２−１７７８０７号公報（JP 2002-177807 A）には、ケーシング、充填開口、スクリュー、回転刃および穴あき板を備えた、ヒドロゲル処理用のスクリュー押出機が示されている。充填開口を介して原料がケーシング内へ供給される。原料は、スクリューによりケーシングに沿って送られる。回転刃は、スクリュー端部において、スクリューと穴あき板との間に配置されており、これにより原料を切断し、穴あき板を通して押し出すことができるようになっている。
【００１３】
Myer Kutzの著書”Applied Plastics Engineering Handbook: Processing and Materials” ２０１１年第１版、第２２７〜２６７頁には、プラスチック処理用の押出機のスクリュー幾何学形状もしくはウォーム幾何学形状が規定されている。典型的なスクリューは、１７．７°の一定のらせん角および一定のリードを有している。この本の図１５．２２には、一定のらせん角および一定のリードを備えたウォームの構造が示されている。ウォームは、長手方向軸線に沿って拡大する軸部直径と、不変のウォーム外径とを有している。３分割され、それぞれが一定のリードを備える別のウォームは、１つのゾーンにおいてそれぞれ一定のリード、つまり、入口ゾーンにおける、１７．７°のらせん角を備えた一定のリード、送りゾーンにおける、より大きな一定のリードおよび出口ゾーンにおける、１７．７°のらせん角を備えた一定のリードを有している。
【００１４】
本発明の課題は、可能な限り高い処理量を達成するために、可能な限り小さな比機械的エネルギ（ＳＭＥ）消費量を消費すれば済む、高吸収性ポリマ、つまりＳＡＰポリマゲルの形態を変化させるために改良された一軸押出機を提供することにある。
【００１５】
この課題は本発明に基づき、入口開口、案内通路、ウォーム軸および出口開口を有する、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させるための一軸押出機により解決される。入口開口は、ＳＡＰポリマゲルの供給用に形成されている。案内通路は、入口開口に接続されている。ウォーム軸は、案内通路内に配置されており、ＳＡＰポリマゲルを送り、その形態を変化させるように形成されている。出口開口は、案内通路に接続されており、好適には変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルの形態を変化させ、導出するように形成されている。ウォーム軸は、軸部と、軸部に配置されたウォームとを有しており、ウォームによりＳＡＰポリマゲルを入口開口から出口開口へ送るように配置されかつ形成されている。案内通路は、入口開口にまたは入口開口付近に配置された入口ゾーン、出口開口にまたは出口開口付近に配置された出口ゾーンおよび入口ゾーンから案内通路に沿って出口ゾーンまで延在する送りゾーンを有している。ウォーム軸は、案内通路の送りゾーンに沿って、ウォームのリードのリード値を有している。
【００１６】
本発明では、案内通路は少なくとも１つの混合部材ユニットを有しており、混合部材ユニットは、一軸押出機の案内通路内に突入しておりかつＳＡＰポリマゲルの混合用に形成された、少なくとも１つの混合部材を有している。有利には、リード値は不変または可変であってよい。
【００１７】
ＳＡＰポリマゲルは、例えばアクリル酸およびアクリル酸ナトリウムから成るコポリマ等の、例えば高吸収体を有していてよい。乾燥状態では、高吸収性ポリマ（ＳＡＰ）は粉末の形態で存在している。乾燥状態とは、ここではＳＡＰが液体に接触していないか、または乾燥された状態を表す。ＳＡＰが液体に接触すると、ＳＡＰは膨潤してヒドロゲルもしくはポリマゲルを形成する。当該一軸押出機は、例えば重合プロセスから生じたＳＡＰポリマゲルを送り、その形態を変化させるように形成されている。つまりＳＡＰポリマゲルは、ＳＡＰが液体に接触している状態で存在している。
【００１８】
本発明は、従来技術から周知の一軸押出機によるＳＡＰポリマゲルの高い処理量では、典型的には望ましくない形態が生じるか、またはＳＡＰポリマゲルの好適な形態が破壊される恐れがある、ということを認識した。ＳＡＰポリマゲルの望ましい形態は、特にＳＡＰポリマゲルの表面多孔性および／または浸透性が高められることによる、吸水量の改良を想定している。ＳＡＰポリマゲルの望ましい形態を失わずに処理量を高めることは、従来は困難であった。本発明の１つの態様は、一軸押出機によるＳＡＰポリマゲルの比較的高い処理量が、望ましい形態を有するＳＡＰポリマゲルの生成と同時に可能である、という点にある。
【００１９】
本発明は、一軸押出機のウォームの幾何学形状を、送ろうとする、形態を変化させようとするＳＡＰポリマゲルに適合させることが有利である、という知見を含んでおり、これにより、可能な限り小さな比機械的エネルギ消費量を消費すれば済む。つまり一軸押出機は、多量の比機械的エネルギ（ＳＭＥ）をＳＡＰポリマゲルに導入すること無しに吸水性を改良する、望ましい形態を生ぜしめるために用いられる。本発明の別の態様は、本発明はＳＡＰポリマゲルの高い処理量を可能にする、という点にある。さらに本発明は、耐久性のあるＳＡＰポリマゲルの製造を可能にする。特に本発明は、案内通路に沿ったＳＡＰポリマゲルの送り特性を改良することができる。さらに、有利なポリマ形態を獲得または入手し得る一方で、案内通路を通るＳＡＰポリマゲルの処理量を高めることもできる。さらに別の態様は、材料毎に必要なエネルギ消費量が比較的少ない、という点にある。それというのも、より高い送り効率が可能であり、これにより当然、より高い処理量が可能になるからである。つまり結果的に、より小型で費用対効果がより高い一軸押出機が提供され得る。
【００２０】
一軸押出機により形態が変化され、ＳＡＰポリマゲルの所望の形態になった後で、ＳＡＰポリマゲルを乾燥させるために、ＳＡＰポリマゲルは例えば乾燥プロセスに供給され得る。好適には、ＳＡＰポリマゲルの形態は、ＳＡＰポリマゲルの吸水量および／または吸収速度が高められるように変化されることが望ましい。このことは例えば、表面多孔性および／または浸透性が高められることにより可能である。全体的に吸水性ポリマ粒子は、高い膨潤速度および大きな遠心分離保持容量と同時に、高い浸透性を有していることが望ましい。
【００２１】
ＳＡＰには別の方法ステップも適用され得る。例えば、乾燥プロセスで乾燥されたＳＡＰは、粉砕プロセスでミルにより粉砕され得、これにより、異なる大きさを有するＳＡＰ粒子が生ぜしめられる。これらのＳＡＰ粒子は、次いで例えば様々な孔開口を有するフィルタを用いてフィルタリングされ得、これにより、異なる大きさを有するＳＡＰ粒子を分けることができる。このように分けられた、異なる大きさのＳＡＰ粒子は、次いで例えば所望のサイズの混合物にしたがって再び混合され、これにより、例えば所定の粒径分布、いわゆるparticle size distribution（ＰＳＤ）等の所望の特性を備えたＳＡＰ粒子混合物が得られる。次いで、ＳＡＰ粒子混合物の特性をさらに改良するために、例えば表面後架橋、いわゆるsurface cross linking（ＳＸＬ）等の、さらに別の方法ステップが実施され得る。ＳＸＬでは、別の物質が各ＳＡＰ粒子の表面に被着される。ＳＡＰ粒子混合物を、表面に位置する物質と共に加熱することで、各粒子の表面に網目構造が形成される。この網目構造は、例えば膨潤状態において、すなわちＳＡＰ粒子混合物が液体に接触していて、ＳＡＰポリマゲルの形態を取った場合に、粒子の形態を保ち、これにより、液体吸収時の保持能力もしくは遠心分離保持容量を高めることを助ける。特に追加的な表面網目構造により、ＳＡＰポリマゲルに対する圧力上昇時の保持能力を高めることができる。
【００２２】
本発明の有利な改良は、各従属請求項から看取され得ると共に、設定課題の枠内でならびに別の利点に関して上述した構想を実現するために、個別に有利な可能性を提供する。
【００２３】
好適にはウォーム軸は、ウォームのリードの第１のリード値を、案内通路の送りゾーンに沿って有しており、かつ送り方向に続く、ウォームのリードの第２のリード値を、案内通路の送りゾーンに沿って有している。第２のリード値は、好適には第１のリード値よりも大きくなっている。
【００２４】
１つの好適な改良では、ウォーム軸は、案内通路に沿って、ウォームの少なくとも３つの異なるリード値を有している。例えばウォームは、３つの異なるリード値を有していてよく、そのうちの第１のリード値が最小である。この場合、第２のリード値は、好適には２番目に小さく、第３のリード値は最大である。例えば第１のリード値は入口ゾーンに位置しており、他の２つのリード値は送りゾーンに位置していてよい。ただし、例えば３つの異なるリード値が全て送りゾーンに位置していてもよく、この場合、第１のリード値は、案内通路に沿った送り方向において、例えば案内通路に沿った送り方向における第３のリード値よりも小さいが、案内通路に沿った送り方向における第２のリード値よりは大きくてもよい。つまりリード値は、最初に減少し、その後再び増大するか、または最初に増大し、その後再び減少してもよい。ウォーム軸は、例えば案内通路に沿って４つの異なるリード値、例えば入口ゾーンに沿って２つの異なるリード値と、送りゾーンに沿って２つの異なるリード値とを有していてよい、すなわち、既に入口ゾーンにおいて、第１のリード値は、送り方向に続く第２のリード値よりも小さくなっていてよい。ウォーム軸は、出口ゾーンでも複数の異なるリード値を有していてよく、特に出口ゾーンでも、第１のリード値は、送り方向に続く第２のリード値よりも小さくなっていてよい。
【００２５】
１つの改良では、ウォーム軸は、案内通路の送りゾーンに沿って少なくとも２回変化する、ウォームのリードを有している。
【００２６】
１つの別の好適な改良では、ウォームのリードは、案内通路の送りゾーンに沿って増大している。すなわち、入口ゾーンと送りゾーンとの間の移行部に位置する第１のリード値は、送り方向に続く全てのリード値よりも小さくなっており、送りゾーンと出口ゾーンとの間の移行部に位置するリード値は、送りゾーンに沿った最大値である。つまり好適には、ウォームは入口ゾーンから送りゾーンへの移行部に、送りゾーンに沿って最小のリード値を有しており、かつ送りゾーンから出口ゾーンへの移行部に、送りゾーンに沿った最大のリード値を有している。特に好適には、送りゾーンに沿って送り方向に続く各リード値は、送り方向において先行するリード値に比べて大きくなっているか、または少なくとも同じ大きさである。送りゾーン内のリードは、送り方向に沿って例えば線形に、指数関数的に、または段階的に増大してよい。このことは、送りゾーンに沿って、ＳＡＰポリマゲルを内蔵する容積を増大させることを可能にする。
【００２７】
ウォームのリードが、案内通路の送りゾーンに沿って増大することにより、ＳＡＰポリマゲルに作用する圧力を、送りゾーンに沿って、入口開口と出口開口との間で低下させることができる。
【００２８】
好適には、ウォームのリードは、案内通路の送りゾーンに沿って連続的に増大する。このことは、送りに用いられる容積の、送りゾーンに沿った連続的な増大を、入口開口と出口開口との間で可能にする。さらにこのことは、送りゾーンに沿った連続的な圧力低下を、入口開口と出口開口との間で可能にする。連続的な圧力変化は、より均質なＳＡＰポリマゲルの製造を可能にすると共に、送り特性を改良することもできる。
【００２９】
本発明では、一軸押出機の案内通路は、少なくとも１つの混合部材ユニットを有しており、混合部材ユニットは、一軸押出機の案内通路内に突入しておりかつＳＡＰポリマゲルの混合用に形成された、少なくとも１つの混合部材を有している。
【００３０】
好適には、混合部材は案内通路の内部空間内に配置されている。混合部材ユニットは、案内通路の一部に沿ってまたは案内通路の全長にわたって延在していてよいまたは配置されていてよい。好適には混合部材ユニットは、少なくとも送りゾーンに沿って延在しているか、または少なくとも送りゾーンに沿って配置されている。混合部材ユニットは、好適には少なくとも部分的に、ウォーム軸の軸部の周りを取り囲むように配置されている。
【００３１】
混合部材ユニットは、例えば案内通路の内部空間内に突入している１つまたは複数のピンユニットを有していてよく、これらのピンユニットは、案内通路の全長に沿って配分されて、例えばウォーム軸の軸線に沿った複数の位置に配置されており、１つのピンユニットは、ウォーム軸の軸線に沿った位置においてウォーム軸の周方向に配分されて配置された複数のピンまたはボルト等を有していてよい。択一的または追加的に、混合部材ユニットは、案内通路の全長に沿って配分され、例えばウォーム軸の軸線に沿って複数の位置に配置され、ウォーム軸のウォームに形成された、１つまたは複数の切欠きを有していてもよい。これらの切欠きには、ピンユニットのピンまたはボルト等が、ウォーム軸の軸線に沿った適当な位置において係合し得る。ピンユニットのピンまたはボルト等の混合部材と、ウォーム軸に形成された、対応する切欠きとは、案内通路の内部空間に沿って送られたＳＡＰポリマゲルの、ピンユニットの位置における混合および剪断の向上に役立つ。好適には、ピンは案内通路の壁内に配置、特に固定されていると共に、案内通路の内部空間内へ突入している。
【００３２】
特に好適には、混合部材ユニットは、案内通路の内部空間内に延在する少なくとも１つのピンと、ウォームに沿った少なくとも１つの切欠きとを有している。好適には、ピンと切欠きとは、ウォームが作動中に回転させられると、ピンがウォームの切欠き内に延在するように配置されており、これにより、ピンがウォームに接触すること無しに、ウォーム軸の軸部の回転が可能である。ウォームの切欠きは、いわゆる切取り部を成すものである、すなわちこの場合はウォーム軸のウォームの一部が除去されている。好適には複数のピンが、案内通路の内部空間の周に沿って配置されており、これによりこれらのピンは、送り方向で案内通路に沿って格子のように作用する。これにより、ピンによって形成された格子を通って案内されるＳＡＰポリマゲルが混合されかつ剪断され得る。つまり、ウォームの切欠き内のピンによる混合部材の改良は、一軸押出機内でＳＡＰポリマゲルの形態を変化させることを可能にする。この場合は、十分に高い多孔性を有する望ましい形態が生ぜしめられ、これにより、吸水量が改良され得る（「表面活性化」）。切欠き内のピンは、特に比較的大型に寸法設定された一軸押出機、特に一軸押出機の製品仕様に関して、混合を向上させる。比較的小型に寸法設定された一軸押出機、特に一軸押出機の実験室仕様に関しては、混合の、より小さくはあるが明らかな改良および剪断の向上を確認することができる。
【００３３】
１つの好適な改良では、案内通路は、送り方向において案内通路に沿って互いに混合部材間隔をあけて離されて配置された、少なくとも２つのピンを有している。混合部材間隔の値は、好適にはウォームのリードのリード値に適合されている。好適には混合部材間隔は、より大きなリード値が設定されている場合には、混合部材間隔の、より大きな値が設定されており、より小さなリード値が設定されている場合には、混合部材間隔の、より小さな値が設定されているように、リードに適合されている。好適には、複数のピンが軸部の周を取り囲むように配置されており、離れて配置された各２つのピンの間の空間内には、案内通路室が形成される。すなわち、リードの長さを備えた２つのウォームらせん部の間に、１つのウォーム室が形成される。案内通路室の長さは、ウォーム室の長さに適合されていてよい。好適には、各長さの状態は同じ方向になっている、すなわち、リードが増大している場合には、案内通路室の長さも増大している。１つの改良では、案内通路室の長さは、送り方向において送りゾーンに沿って、例えば線形に、または指数関数等で増大している。
【００３４】
１つの別の改良では、一軸押出機は、ウォームの、３０ｍｍ〜８００ｍｍ、例えば５００ｍｍ〜６００ｍｍの少なくとも１つのリード値を有するウォームを有していてよい。ウォームは、例えば５００ｍｍを有する第１のリード値、５５０ｍｍを有する第２のリード値、および６００ｍｍを有する第３のリード値を有していてよい。ウォームは、例えば単に２つの異なるリード値、例えば５００ｍｍおよび６００ｍｍだけを有していてもよい。ウォームのリード値は、案内通路に沿って連続的に、３０ｍｍ〜８００ｍｍの間、特に５００ｍｍ〜６００ｍｍの間で変化してもよい。例えば、入口開口付近の５００ｍｍのリード値が、出口開口付近では６００ｍｍに増大することにより、リードは案内通路に沿って連続的に変化してよい。
【００３５】
好適には一軸押出機は、４ｍｍ〜８０ｍｍ、例えば４０ｍｍの、ウォームのフライト幅の値を有している。
【００３６】
１つの改良では、一軸押出機は、ウォーム軸の軸部と案内通路の壁との間の送り空間高さの、２５ｍｍ〜５００ｍｍ、たとえば３１０ｍｍの少なくとも１つの値を有していてよい。
【００３７】
好適には一軸押出機は、６０ｍｍ〜１０００ｍｍ、例えば６５０ｍｍのウォーム外径の値を有している。好適には一軸押出機は、２５ｍｍ〜５００ｍｍ、例えば３４０ｍｍの、軸部直径の少なくとも１つの値を有している。
【００３８】
一軸押出機は、好適には０．４〜０．６の、例えば０．４４９〜０．５７７の、軸部直径：ウォーム外径の比を有している。特に好適には、一軸押出機は０．５２の、軸部直径：ウォーム外径の比を有している。一軸押出機は、０．３〜０．９の、軸部直径：ウォーム外径の比を有していてもよい。軸部直径：ウォーム外径の比は、処理量と、ＳＡＰポリマゲルに作用する圧力との比を決定する。軸部直径：ウォーム外径のより大きな比は、より高い圧力と、より低い処理量とを生ぜしめる。それというのも、搬送容積が減少されるからである。ウォーム軸が作動しているときには、ウォームらせん部間のリードにより画定された、案内通路に沿って増大する空の搬送容積を備えた複数のウォーム室が形成される。増大する空の搬送容積は、送りゾーンに沿って送り方向に増大するリード値の結果である。
【００３９】
１つの好適な改良では、リードは送りゾーンに沿って、入口ゾーン付近の５００ｍｍのリード値から、出口ゾーン付近の６００ｍｍのリード値に増大している。増大するリード値に基づき、ウォーム室の空の搬送容積を増大させることができ、この場合同時に、ＳＡＰポリマゲルに作用する圧力は低下させられる。
【００４０】
１つの別の好適な改良では、ウォーム軸は、最高でも案内通路に沿って最高のリード値の２０％〜８５％である、案内通路に沿って最低のリード値を有している。ウォーム軸は例えば、最高でも出口ゾーン付近のリード値の２０％〜８５％である、入口ゾーン付近のリード値を有していてもよい。案内通路に沿ったリードの限定的な変化は、ＳＡＰポリマゲルの望ましくない形態変化が生じるリスクを低下させる。
【００４１】
好適には一軸押出機は、ＳＡＰの吸水量を高める望ましい形態を有しかつ少なくとも２３トン／時の処理量を伴うＳＡＰポリマゲルを生ぜしめるように形成されている。これに相応して一軸押出機は、製品仕様として寸法設定されている、すなわち、とりわけ案内通路およびウォーム軸は、相応する大きさを有している。
【００４２】
１つの特に好適な改良では、一軸押出機は、駆動モータおよび／または加熱装置を有している。好適には、駆動モータはウォーム軸の軸部を、最大１５０ｒｐｍ、例えば７５ｒｐｍおよび好適には３０ｒｐｍで回転させるように形成されている。
【００４３】
加熱装置は、好適には案内通路を加熱するように形成されており、これにより案内通路は、いずれにしろ入口ゾーンに８５℃〜１４０℃の温度を有することになる。加熱装置は、例えば案内通路の長さに沿って延在すると共に、案内通路を包囲していてよく、これにより均一な加熱が可能である。択一的に、加熱装置は案内通路の複数の部分にわたってのみ延在していてもよい。加熱装置は、複数の異なる温度ゾーンを生ぜしめることができるように配置されかつ形成されていてもよい。
【００４４】
好適には加熱装置は、一軸押出機の作動時に、案内通路内のＳＡＰポリマゲルの温度を送り方向に沿って出口ゾーンまで高めるように、好適には２０℃〜４０℃の範囲の温度だけ高めるように配置されかつ形成されている。温度は、エネルギ導入により、特に送り方向に沿った圧力および剪断力の増大によっても上昇する。ＳＡＰポリマゲルは、好適にはさらに、出口開口の直後で再び下げられた、９０℃〜１１０℃の再冷却されたＳＡＰポリマゲルの温度を有している。
【００４５】
好適には、加熱装置は最高１５０℃の温度を有するオイルを有している。加熱装置は、冷却用に形成されていてもよく、このために例えばＳＡＰポリマゲルの温度よりも低い温度を備えたオイルを有していてもよい。
【００４６】
１つの改良では、案内通路は２００ｍｍ〜４０００ｍｍの長さを有している。好適には、案内通路は少なくとも３０００ｍｍの長さを有しており、これによりウォームは、３０００ｍｍの作業長さを有することになる。案内通路は、例えば５０ｍｍ〜７５０ｍｍの内径を有していてよい。好適には、案内通路は６５０ｍｍの内径を有している。
【００４７】
１つの好適な改良では、出口開口は、好適にはやはり、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルの形態を変化させ、導出するためのノズルを有している。ノズルは、１つの貫通開口もしくは孔または複数の貫通開口もしくは孔を有している、もしくはノズルは基本的に、６０〜９０の範囲の複数の貫通開口または孔を有していてよく、この場合は一軸押出機の実験室仕様に関して好適な孔の数である。好適には、製品仕様におけるノズルは、より多くの極めて多数の孔を有している。特に好適には、ノズルは１０００よりも多くの孔、例えば３６００の孔を有している。一軸押出機の製品仕様の場合、ノズルは、好適には３０００〜４０００孔の範囲の複数の孔を有している。
【００４８】
孔は、例えば４ｍｍ〜１２ｍｍの直径を有していてよい。好適には、孔は８ｍｍの直径を有している。好適には、ノズルの面積の１０％が開放されている、すなわち、面積の１０％が貫通開口もしくは孔の面積である。
【００４９】
１つの好適な改良では、出口開口は、それぞれ８ｍｍの直径を有する３０００の孔を備えたノズルを有している。この場合、特に好適には、ノズルの面積の１０％が開放されている。
【００５０】
１つの好適な改良では、一軸押出機は、５０ｂａｒの最大圧力を生ぜしめるように形成されている。一軸押出機は、３０ｔ／ｈ（トン／時）の処理量性能を生ぜしめるように形成されていてよい。一軸押出機はさらに、最大６０ｋＷｈ／トンの比機械的エネルギを吸収するように形成されていてよい。さらに一軸押出機は、最大１８．５ｋＷの入力電力で作動するように形成されていてよい。
【００５１】
本発明はさらに、本発明のまたは各改良のうちの１つの一軸押出機を用いて高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させる方法に関する。当該方法は、
‐  重合プロセスにより、ＳＡＰポリマゲルを一軸押出機内に供給するステップ、
‐  一軸押出機を作動させて、ＳＡＰポリマゲルの形態を変化させるステップ、
‐  変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルを、一軸押出機から乾燥プロセスへ導出するステップ
を有している。
【００５２】
当該方法の１つの改良では、乾燥プロセスは、
‐  変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルを複数の乾燥用金属薄板に配分するステップおよび
‐  乾燥用金属薄板上の、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルを、熱対流炉もしくは空気循環炉内で加熱するステップ
を有している。
【００５３】
乾燥用金属薄板には、それぞれ異なる量の、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルが充填されてよく、これにより、乾燥用金属薄板の面積および乾燥用金属薄板に充填される、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲルの量に応じた充填度が生じることになる。乾燥温度および乾燥時間は、充填度に左右され、例えば０．９１ｇ／ｃｍ２で充填されている場合、乾燥には１７５℃の乾燥温度が７０分間用いられる。乾燥用金属薄板は、例えば２５０μｍのメッシュ開口を備えたフィルタ底部を有していてよく、これにより液体は、フィルタ底部を通って漏出することもできる。フィルタ底部は、例えばそれぞれ１３０μｍの直径を有する複数の線材から形成されていてよい。
【００５４】
１つの改良では、当該方法は、
‐  乾燥されたＳＡＰを粉砕プロセスに供給する、追加的なステップ
を有している。
【００５５】
好適には、乾燥されたＳＡＰは粉砕プロセスでミルにより粉砕され、これにより、異なる大きさを有するＳＡＰ粒子が生ぜしめられる。
【００５６】
当該方法はさらに次の、
‐  粉砕されたＳＡＰを、フィルタリングプロセスもしくは選別プロセスに供給するステップ
を有していてよい。
【００５７】
好適には、粉砕されたＳＡＰはフィルタリングプロセスでフィルタリングされるか、もしくは選別プロセスで選別され、これにより、異なる大きさを有するＳＡＰ粒子は互いに分離される。
【００５８】
当該方法はさらに次の、
‐  選別されたＳＡＰ粒子を混合プロセスに供給するステップ
を有していてよい。
【００５９】
好適には混合プロセスで、異なる大きさのＳＡＰ粒子が所定の混合比に従って混合され、これにより、ＳＡＰ粒子混合物の所望の特性が得られる。
【００６０】
さらに当該方法は次の、
‐  ＳＡＰ粒子混合物を、表面後架橋方法もしくは表面架橋（ＳＸＬ）方法に供給するステップ
を有していてよい。
【００６１】
好適には、ＳＡＰ粒子の表面に、例えばイソプロパノール、水および／またはアルミニウムラクタートを含んでいてよい表面架橋剤が被着される。表面架橋剤により架橋されたＳＡＰ粒子は、次いで好適には１８５℃の温度で加熱され、これにより、各ＳＡＰ粒子に表面架橋部が形成されることになる。表面架橋部は、ＳＡＰ粒子が膨潤状態において、すなわちＳＡＰ粒子が液体を吸収してポリマゲルとして存在する場合に、その形態を保つことを可能にする。特に表面架橋部により、液体を吸収した状態における圧力下での保持能力が高められてよい。
【００６２】
本発明はさらに、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させるための、本発明のまたは各改良のうちの１つの一軸押出機の使用に関する。
【００６３】
以下に、本発明の実施例を図面につき説明する。図面は、実施例を必ずしも縮尺通りに表すものではなく、むしろ図面は、説明のために有益な箇所において概略的なかつ／またはややゆがめられた形式で記載されている。図面から直接認められる教示の補足に関しては、関連する従来技術を参照されたい。この場合、本発明の全般的な思想から逸脱すること無しに、実施例の形態および詳細に関して多様な変更および変化が行われてよい、ということが考慮される。明細書、図面ならびに請求項に開示された本発明の特徴は、個別でも、任意の組合せでも、本発明の改良に関して重要であり得る。さらに、本発明の枠内には、明細書、図面および／または請求項において開示された特徴のうちの少なくとも２つから成る、あらゆる組合せが含まれる。本発明の全般的な思想は、以下に図示して説明する好適な実施例の厳密な形態または詳細に限定されるものではない、または請求項において請求される対象と比較して制限される対象に限定されている。記載した設計範囲では、前記制限範囲内の値も限界値として開示され、任意に使用可能かつ請求可能であることが望ましい。簡単のために、以下同一または類似の部材あるいは同一または類似の機能を有する部材については同一符号が用いられている。
【００６４】
本発明の別の利点、特徴および詳細は、好適な実施例の以下の説明ならびに図面に基づき明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】パラメータが規定されたウォーム軸を備える例示的な一軸押出機の一部を示す概略図である。
【図２】混合部材ユニットの混合部材（図示せず）を備える、本発明の構想に基づく１つの好適な実施例における一軸押出機の実施形態を示す概略図である。
【図３】混合部材ユニットの混合部材を備えた、本発明の構想に基づく一軸押出機の別の好適な実施形態を示す概略図である。
【図４】（Ａ１，Ａ２）、（Ｂ１，Ｂ２）および（Ｃ）は、図３に示した混合部材ユニットまたは図２に示した実施形態の混合部材ユニット用のピンを備えたピンユニットの好適な態様を示す図である。
【図５】図２に示した好適な実施形態による（図２では見やすくするために図示していないが、例えば図４に示した態様のうちの１つには設けられている混合部材を備えた）一軸押出機または図３に示した好適な実施形態による（図４に示した態様のうちの１つにもやはり設けられた図示の混合部材を備えた）一軸押出機を用いて高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させる第１の好適な方法の１つの実施例を示す図である。
【図６】図２に示した好適な実施形態による（図２では見やすくするために図示していないが、例えば図４に示した態様のうちの１つには設けられている混合部材を備えた）一軸押出機または図３に示した好適な実施形態による（図４に示した態様のうちの１つにもやはり設けられた図示の混合部材を備えた）一軸押出機を用いて高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）の形態を変化させる好適な方法の別の実施例を示す図である。
【００６６】
図１には、ウォーム軸１２を備えた一軸押出機１０の一部が示されている。ウォーム軸１２は、軸部１３と、軸部１３に沿って延在するウォーム１４とを有しており、案内通路１６の内部空間１７内に配置されている。図１に示した部分は、ウォーム軸１２の、送りゾーン１８内に配置された区間を表している。送りゾーン１８に沿った送り方向２０は、この図面では左から右に向かっている。
【００６７】
ウォーム軸１２の作動中に軸部１３はその長手方向軸線を中心として回転するため、ウォーム１４も回転させられ、これによりウォームらせん部２２が、例えばＳＡＰポリマゲル２４（図２参照）等の材料を、案内通路１６に沿って送り方向２０に送る。この場合、材料、例えばＳＡＰポリマゲル２４は、一方ではウォーム１４と案内通路１６の壁とにより押しずらされるが、他方では引っ張られもするため、複雑な流れ特性が生じる。つまり、送りゾーン１８はポンプとして働き、例えばＳＡＰポリマゲル２４等の材料を、入口ゾーン２６から出口ゾーン２８へ送る（図２参照）。ＳＡＰポリマゲル２４を穴あき板３２とノズル３４とを通して出口開口３０から押し出す（図２参照）ために、すなわち好適にはＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるために、出口ゾーン２８では十分に高い圧力値が有利である。有利な圧力値の高さは、とりわけ材料、例えばＳＡＰポリマゲル２４の量、粘弾性特性およびその温度に左右される。
【００６８】
ウォーム軸１２、特に軸部１３およびウォーム１４のパラメータに応じて、材料、例えばＳＡＰポリマゲル２４の圧力および処理量は調整され得る。さらに処理量および圧力は、とりわけウォーム軸１２の軸部１３の回転速度にも左右される。ＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるためには、特定の有利な圧力が必要とされる。よって、ウォーム軸１２、特に軸部１３およびウォーム１４のパラメータを、十分に高い圧力が達成されるように調整することが必要な場合がある。
【００６９】
一軸押出機１０のパラメータは、軸部直径ｄ（英：root diameter）、ウォーム外径Ｄ（英：diameter）、リードＧ（英：leadもしくはpitch）、ねじ溝幅Ｗ（英：channel width）、フライト幅ｅ（英：flight width）、送り空間高さＨ（英：metering depth）、らせん角φ（英：helix angle）および案内通路１６の壁までの間隔δ（英：flight clearance）である。以下にこれらのパラメータをより詳しく説明する。
【００７０】
ウォーム軸１２の軸部１３は、軸部直径ｄを有している。ウォーム１４は、ウォーム外径Ｄを有している。ウォーム軸１２のウォーム１４は、軸部直径ｄ：ウォーム外径Ｄの比、すなわちｄ／Ｄの値に応じて分類され得る。ｄ／Ｄの値が０．３〜０．５の場合は、高い処理量を可能にする、いわゆる深く切り込まれたウォームである。ｄ／Ｄの値が０．７〜０．９の場合は、高い圧力を可能にするが、処理量は深く切り込まれたウォームよりも低い、いわゆる浅く切り込まれたウォームである。ウォーム１４の処理量、つまり特に浅く切り込まれたウォームの処理量も、ウォーム軸１２の軸部１３の回転速度が高められることにより、増大され得る。これにより、浅く切り込まれたウォームについても、高い圧力と同時に比較的高い処理量が達成され得る。ただしこのためには、ウォーム軸１２の軸部１３の所要の高回転数を提供するために、比較的高いエネルギ消費量が必要である。
【００７１】
ウォーム１４のリードＧは、ウォーム１４の第１のウォームらせん部２２ａの近位端部と第２のウォームらせん部２２ｂの近位端部との間の間隔を表す。ねじ溝幅Ｗは、ウォーム１４の第１のウォームらせん部２２ａの遠位端部と第２のウォームらせん部２２ｂの近位端部との間の間隔を表す。フライト幅ｅは、ウォーム１４の幅を表す。送り空間高さＨは、案内通路１６の壁と軸部１３の表面との間の間隔を表す。らせん角φは、ウォーム１４が傾斜している角度を表す。案内通路１６の壁までの間隔δは、ウォーム１４の外側表面と案内通路１６の壁との間の間隔を表す。案内通路１６の壁までの最小間隔δは維持することが望ましい。それというのも、さもなければウォーム１４が作動中に案内通路１６の壁に螺入し、これを損傷する恐れがあるからである。ただし、案内通路１６の壁までの間隔δは、その他の寸法に比べて極めて小さく、例えば１ｍｍ未満である。
【００７２】
図２には、一軸押出機１０の１つの好適な実施例が示されている。この一軸押出機１０は、例えば工業生産に適した一軸押出機１０の大型製品仕様として、かつ試験目的で用いられる一軸押出機１０の小型実験室仕様として、様々に寸法設定され得る。一軸押出機１０の両仕様の構造は同じである。一軸押出機１０はとりわけ寸法設定で区別される。特に一軸押出機１０の大型製品仕様は、最大３０トン／時の処理量用に規定されている一方で、一軸押出機１０の実験室仕様は、単に最大３４０ｋｇ／ｈ（キログラム／時）の処理量用に規定されているだけに過ぎない。一軸押出機１０の本実施例の実験室仕様は、一軸押出機１０の本実施例の製品仕様の縮小版であり、特に例えばそれぞれ異なるウォーム軸１２についての比較測定を実施するための試験目的に使用され得る。
【００７３】
一軸押出機１０は、入口開口３６、案内通路１６、ウォーム軸１２および出口開口３０を有している。案内通路１６は内部空間１７を有しており、内部空間１７には入口ゾーン２６、送りゾーン１８および出口ゾーン２８が対応配置されており、かつ内部空間１７は、入口開口３６と出口開口３０との間に延在している。一軸押出機１０は、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル２４）を送り方向２０に送りかつＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるために使用され得る。特に一軸押出機１０は、ＳＡＰポリマゲルの粒子の表面多孔性を高め、これによりＳＡＰポリマゲルの吸水性を高めるために使用され得る。
【００７４】
図２に示す一軸押出機１０の１つの好適な実施例では、この一軸押出機１０は本発明の構想に基づき、混合部材（図示せず）を有している。混合部材は、‐図３に示すように同じ機能および利点を備えた‐複数のピンを案内通路１６内に有しておりかつウォーム軸１２のウォーム１４に形成された複数の切欠きを有していてよい。
【００７５】
ＳＡＰポリマゲル２４は、重合プロセス３８で製造される。ＳＡＰポリマゲル２４の基礎となる、いわゆるベースポリマは、図２に示した実施例用に、表１に示した配合に従って製造される。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
図２に示す一軸押出機１０は、表１に示す組成を有するＳＡＰポリマゲル２４の処理に限定されるものではなく、ＳＡＰポリマゲル２４の別の組成用にも使用され得る。
【００７８】
重合プロセス３８で製造されたＳＡＰポリマゲル２４は、入口開口３６を介して一軸押出機１０に供給される。入口開口３６は、案内通路１６の内部空間１７に接続されており、入口ゾーン２６に隣接している。一軸押出機１０の作動中、ＳＡＰポリマゲル２４は入口開口３６を介して、案内通路１６の内部空間１７の入口ゾーン２６に供給される。
【００７９】
案内通路１６の内部空間１７内にはウォーム軸１２が配置されており、ウォーム軸１２は、ウォーム１４を備えた軸部１３を有している。一軸押出機１０が作動させられると、ウォーム軸１２の軸部１３は、その長手方向軸線を中心として回転する。このためには駆動モータ４０が設けられており、駆動モータ４０は、ウォーム軸１２の軸部１３に結合されている。駆動モータ４０は、本実施例ではウォーム軸１２の軸部１３を、最大１５０ｒｐｍで回転させることができる。作動中に軸部１３は一軸押出機１０の寸法に応じて、好適には一軸押出機１０の製品仕様用の３０ｒｐｍから一軸押出機１０の実験室仕様用の７５ｒｐｍの回転速度で回転される。さらにウォーム軸１２は、ウォーム１４および案内通路１６の壁を用いて、ＳＡＰポリマゲル２４を入口開口３６から送りゾーン１８に沿って出口開口３０へ送り、ＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるために用いられる。
【００８０】
本実施例では、一軸押出機１０の案内通路１６は、加熱装置４２により完全に包囲されている。択一的に、案内通路１６の一部だけが加熱装置４２により包囲されていてもよい、または加熱装置４２が全く設けられていなくてもよい（図示せず）。好適には、一軸押出機１０の実験室仕様は加熱装置４２により包囲されているのに対し、一軸押出機１０の製品仕様は、好適には加熱装置４２無しで構成されている。加熱装置４２は、案内通路１６を加熱するために用いられる。このために加熱装置４２内には、最高２００℃の温度を有し得るオイルが配置されている。
【００８１】
加熱装置４２は好適には、一軸押出機１０の実験室仕様において、案内通路１６内のＳＡＰポリマゲル２４の温度がいずれにしろ入口ゾーン２６では８５℃〜１００℃でありかつ／または製品仕様ではそれよりもやや高くなるように作動させられる。一軸押出機１０の製品仕様では、案内通路１６内の温度はいずれにしろ入口領域では、好適には９０℃〜１４０℃である。温度は、特に送り方向２０に沿った圧力および剪断力の増大によるエネルギ導入により上昇する。出口ゾーン２８までの、送り方向２０に沿ったこの温度上昇は、入口ゾーン２６に比べて２０℃〜４０℃であってよい。
【００８２】
好適には、ＳＡＰポリマゲル２４は出口開口３０の直後では、冷却の結果再び７８℃〜１１０℃、好適には９０℃〜１１０℃の、より低い温度を有している。
【００８３】
加熱装置４２は、例えば加熱装置４２にオイルが充填され、オイルの温度が案内通路１６および／またはＳＡＰポリマゲル２４の温度よりも低いと、冷却用にも使用され得る。加熱装置４２は、基本的に温度制御の目的で用いられてもよい。
【００８４】
出口開口３０は、案内通路１６の内部空間１７と接続されており、出口ゾーン２８に隣接している。出口開口３０は、穴あき板３２と、穴あき板３２の後に続いて配置されたノズル３４とを有している。さらに出口開口３０は、ＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させ、変化された形態のＳＡＰポリマゲル４４を導出するために用いられる。このためにはウォーム１４の送り機構と案内通路１６の壁とによりＳＡＰポリマゲル２４が加圧されて、穴あき板３２とノズル３４とを通って押し出される。
【００８５】
ノズル３４は、本実施例では６６の貫通開口を有している、もしくはノズル３４は基本的に６０〜９０の範囲の複数の貫通開口を有していてよい（この場合は一軸押出機１０の実験室仕様に関して好適な孔数である）。ノズル３４は、１つの貫通開口もしくは孔だけまたは別の数の孔を有していてもよい。例えば一軸押出機の製品仕様に関してはいずれにしろ、好適な孔数は少なくとも１０００、例えば３６００になる。一軸押出機１０の製品仕様の場合、ノズル３４は３０００〜４０００の範囲の多数の孔を有している。
【００８６】
孔は、それぞれ８ｍｍの直径を有している。択一的に、孔は例えば４ｍｍ〜１２ｍｍの直径を有していてもよい。同じ大きさの直径または異なる大きさの直径を備えた複数の孔が相並んで配置されていてよい。本実施例では、一軸押出機１０の実験室仕様に関して、ノズル３４の面積の約６６％が開放されている。択一的に、例えばノズル３４の面積の５％〜６６％が開放されていてもよい（図示せず）。一軸押出機１０の製品仕様では、ノズルの面積の１０％が開放されている（図示せず）。
【００８７】
一軸押出機１０は、追加的または択一的に、出口開口３０における穴あき板３２およびノズル３４の他に、アダプタ、ホルダ、マトリックスまたはこれらのコンポーネントの組合せを有していてもよい（図示せず）。前記各コンポーネントのうちの１つまたは複数は、例えばウォーム軸１２の遠位端部に配置されていてよい。
【００８８】
出口開口３０から導出された、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４は、乾燥プロセス４６へ供給される。乾燥プロセス４６は、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４から液体を除去して乾燥させるために用いられる。様々な乾燥プロセス４６が考えられ、当業者には周知である。図５で説明する方法の枠内で、可能な乾燥プロセス４６をより詳しく説明する。乾燥プロセス４６にはさらに別の方法ステップが続いてもよい（図示せず）。
【００８９】
次に、一軸押出機１０の本実施例のウォーム軸１２のウォーム１４および軸部１３のさらなる詳細を説明する。
【００９０】
ウォーム軸１２のウォーム１４は、案内通路１６の送りゾーン１８に沿って増大するリードＧを有している。本実施例では、リードは連続的に増大している。択一的に、あまり好適ではないが、リードは少なくとも送りゾーン１８の１区間に沿って減少していてもよい（図示せず）。リードは、最初に増大してから再び減少してもよい、または最初に減少してから再び増大してもよい（図示せず）。リードは、断続的にもしくは段階的に変化してもよく、例えば好適には断続的にもしくは段階的に増大してもよい（図示せず）。図示のウォーム１４のウォームらせん部２２の各区間の間には、異なる大きさのリード値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４が生じていることが認められる。
【００９１】
リードの第１のリード値Ｇ１は、本実施例では一軸押出機の実験室仕様においては４６ｍｍであり、かつ第４のリード値Ｇ４は７０ｍｍであり、したがってリードＧは送りゾーンに沿って、入口ゾーン付近の４６ｍｍのリード値から、出口ゾーン付近の７０ｍｍのリード値に増大している。
【００９２】
一軸押出機１０の製品仕様において、第１のリード値Ｇ１＝５００ｍｍであり、かつ第４のリード値Ｇ４は６５０ｍｍである。これらの数値の間に、第２のリード値Ｇ２および第３のリード値Ｇ３が存在している。実験室仕様に関しては、Ｇ２＝５４ｍｍであり、Ｇ３＝６２ｍｍである。
【００９３】
本実施例の製品仕様においては、Ｇ２＝５５０ｍｍであり、Ｇ３＝６００ｍｍである。リードＧは、１つの択一的な実施例（図示せず）では、例えば３０ｍｍ〜８００ｍｍのリード値の間であってもよい。
【００９４】
リードの異なるリード値Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、異なる急傾斜のらせん角φ１，φ２，φ３およびφ４を伴う（図示せず）。
【００９５】
ウォーム１４のフライト幅ｅの値は、本実施例では一軸押出機１０の実験室仕様においては一定の６ｍｍであり、一軸押出機１０の製品仕様では一定の４０ｍｍである。ウォーム１４のフライト幅ｅは、択一的には例えば４ｍｍ〜８０ｍｍの値を有していてもよく、案内通路１６に沿って変化、例えば増大または減少していてもよく、特に連続的に増大または減少していてもよい。
【００９６】
本実施例では、ウォーム軸１２の軸部１３はいずれにしろ送りゾーン１８に沿って、好適には追加的に入口ゾーン２６および／または出口ゾーン２８に沿っても一定の軸部直径ｄを有している。一定の軸部直径ｄは、ここでは一軸押出機１０の実験室仕様では３５ｍｍの値を有している、もしくは一定の軸部直径ｄは、ここでは一軸押出機１０の製品仕様では３４０ｍｍの値を有している。特に軸部直径ｄは、２５ｍｍ〜５００ｍｍ、例えば３４０ｍｍ〜３８０ｍｍの値を有していてもよい。
【００９７】
ウォーム外径Ｄは、本実施例では一軸押出機１０の実験室仕様においては７８ｍｍである、もしくは一軸押出機１０の製品仕様においては６５０ｍｍである。特にウォーム外径Ｄは、６０ｍｍ〜１０００ｍｍ、例えば６００ｍｍ〜７００ｍｍの値を有していてもよい。本実施例では、軸部直径ｄ：ウォーム外径Ｄの比は一定であり、一軸押出機１０の実験室仕様においては約０．４４９であり、かつ一軸押出機１０の製品仕様においては０．５２である。特に、ウォーム軸部直径ｄ：ウォーム外径Ｄの比は、０．４〜０．６、例えば０．４４９〜０．５７７または特に０．５２〜０．５８であってもよい。
【００９８】
ウォーム軸１２の軸部１３と案内通路１６の壁との間の送り空間高さＨの値は、本実施例では一軸押出機１０の実験室仕様においては４３ｍｍであり、かつ一軸押出機１０の製品仕様においては３１０ｍｍである。択一的に送り空間高さＨは、２５ｍｍ〜５００ｍｍ、例えば２７０ｍｍ〜３１０ｍｍの値を有していてもよい。
【００９９】
一軸押出機１０の実験室仕様の本実施例は、ＥＣＴ  ＥＸＲ  Ｔ８０に基づくものである。次の表２では、一軸押出機１０の実験室仕様および一軸押出機１０の製品仕様の本実施例のパラメータ一覧、ならびに一軸押出機１０用の好適なパラメータ範囲に関するデータを明らかにしている。
【０１００】
【表２】
2020514109.tif 000004
【０１０１】
一軸押出機１０は、表２に記載されたパラメータに限定されるものではなく、これらのパラメータは単に、１つの好適なパラメータ範囲を表しているに過ぎない。
【０１０２】
図３には、一軸押出機１０の１つの別の好適な実施例が示されている。一軸押出機１０のこの別の好適な実施例は、好適には製品仕様に関する。一軸押出機１０は、基本的には実験室仕様として構成されていてもよい（図示せず）。この別の好適な実施例の一軸押出機１０は、図２に示した一軸押出機１０の実施例に類似しており、したがって類似または同一の部材あるいは類似のまたは同一の機能の部材には、簡単のために同一符号が用いられている。この図面でも、送り方向２０は送りゾーン１８に沿って、やはり左から右に向かっている。
【０１０３】
一軸押出機１０は、入口開口３６、案内通路１６、ウォーム軸１２および出口開口３０を有している。案内通路１６は内部空間１７を有しており、内部空間１７には入口ゾーン２６、送りゾーン１８および出口ゾーン２８が対応配置されており、内部空間１７は、入口開口３６と出口開口３０との間に延在している。一軸押出機１０は、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）２４を送り方向２０に送り、かつＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるために使用され得る。
【０１０４】
本実施例でも、一軸押出機１０の案内通路１６は、加熱装置４２により完全に包囲されている。加熱装置４２は、案内通路１６の内部空間１７における所望の温度を調整するために、所定の温度を有するオイルで満たされてよい。
【０１０５】
図２に示した実施例の一軸押出機１０と同様、図３に示した好適な実施例の一軸押出機１０も、重合プロセス３８から生じたＳＡＰポリマゲル２４で満たされる。ＳＡＰポリマゲル２４は、入口開口３６を介して一軸押出機１０の内部空間１７内へ供給され、ウォーム軸１２のウォーム１４のウォームらせん部２２により案内通路１６に沿って送り方向２０に送られる。
【０１０６】
案内通路１６に沿って送る間にＳＡＰポリマゲルの形態が変化させられ、特にＳＡＰポリマゲルの粒子の表面多孔性が高められる。出口開口３０において、ＳＡＰポリマゲルは穴あき板３２とノズル３４（概略的に図示）とを通って押し出されて、形態をさらに変化させられ、これにより、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４が生ぜしめられる。次いで、変化された形態のＳＡＰポリマゲル４４は、乾燥プロセス４６に供給される。乾燥プロセス４６の後には、さらに別の方法が続いてもよい（図示せず）。
【０１０７】
図３に示した一軸押出機１０の別の好適な実施例は実質的に、図３に示した一軸押出機１０が、ピンユニット４８のピン４８．１および４８．２の形態の、図示の各２つの混合部材を備えた混合部材ユニット４９を有しており、かつ軸部１３の軸部直径ｄが、案内通路１６に沿って変化しており、この例示的なケースでは増大している、という点において、図２に示した一軸押出機１０の実施例と異なっている。ここではウォーム軸１２の軸部１３は、いずれにしろ送りゾーン１８に沿って、好適には追加的に入口ゾーン２６および／または出口ゾーン２８にわたっても増大する軸部直径ｄを有している。
【０１０８】
図２に示した一軸押出機１０の‐混合部材ユニット４９および一定の軸部直径ｄを備えた‐１つの実施例は、ここには明示していないが、やはり本発明の全般的な構想に基づいている。
【０１０９】
図３に示した一軸押出機１０の第２の実施例において、混合部材ユニット４９はさらにここでは、案内通路１６内の図示のピン４８．１，４８．２を備えた４つのピンユニット４８‐および場合により、ウォーム軸１２のウォーム１４に設けられた切欠き５０‐を有している。ピンユニット４８の複数の態様を、図４で例示的に説明する。
【０１１０】
ピン４８．１，４８．２は、一軸押出機１０の本実施例では、案内通路１６の壁に取り付けられており、案内通路１６の内部空間１７内に突入している。１つのピンユニットのピン４８．１，４８．２は、案内通路１６の全周を取り囲んで配置されており、これにより全周を取り囲む１つのリングが複数のピンから形成されることになりこれらのピンのうち、ここでは２つのピン４８．１，４８．２が図示されている。この場合、１つのピンユニットのピン４８．１，４８．２は、周に沿って互いに小さな間隔を有するように配置されており、これにより、１つまたは複数のピンユニット４８のピン４８．１，４８．２から成るピンリングが、全体として格子状の構造体もしくは混合部材ユニット４９の格子を形成している。
【０１１１】
送り方向２０に沿って混合部材間隔Ｋをあけて離れて配置された、ピンユニット４８のピンから成る複数のピンリングのうちの各２つの間には、実際には案内通路室が形成されている。
【０１１２】
各案内通路室の長さは、ピン間隔Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５の値により規定されており、本実施例ではそれぞれ異なっている。それというのも、複数のピンユニット４８が異なるピン間隔Ｋをあけて配置されているからである。送り方向２０に沿って第１の案内通路室は、混合部材間隔の値Ｋ１を有しており、案内通路１６の壁と、ピン４８．１，４８．２を備えたピンユニット４８の第１のピンリングとにより形成されている。第１の案内通路室は、入口ゾーン２６から送りゾーン１８内へ延在している。送り方向２０に続く複数の案内通路室は、送りゾーン１８内の、詳細には図示しないが認識可能な別のピン４８．１，４８．２から成る、詳細には図示しないが認識可能な別のピンユニット４８の各ピンリング間に形成されており、ピン間隔に関して、それぞれ値Ｋ２，Ｋ３およびＫ４を有している。案内通路１６の出口ゾーン２８における案内通路室は、送り方向２０において最後のピンユニット４８と、穴あき板３２との間でピン間隔Ｋ５にわたって形成される。
【０１１３】
図４で認識可能な、ウォーム１４の切欠き５０は、作動中に軸部１３が駆動モータ４０を介して回転させられると、ピン４８がウォーム１４に接触すること無しに、軸部１３の回転中にピン４８．１，４８．２が切欠き５０を通過するように配置されている。つまり切欠き５０は、ウォーム１４における中断部を成している。
【０１１４】
ピンユニット４８のピン４８．１，４８．２および切欠き５０は、ＳＡＰポリマゲル２４の混合および剪断に用いられる。改良された混合および剪断の向上は、特に一軸押出機１０の製品仕様、すなわち比較的大きな寸法を有する仕様に関して現れる。比較的小さな寸法を有する実験室仕様に対して、混合部材ユニット４９はより軽微な影響を及ぼす。
【０１１５】
一軸押出機１０の本実施例では、ウォーム軸１２の軸部１３は５つの軸部セグメントＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４およびＷ５に分けられている。軸部セグメントＷ１は入口ゾーン２６に位置しており、軸部セグメントＷ２、Ｗ３およびＷ４は送りゾーン１８に位置しており、軸部セグメントＷ５は出口ゾーン２８に位置している。軸部セグメントＷ１〜Ｗ５は、第１の値ｄ１＝３４０ｍｍを有する軸部直径ｄを有している。軸部セグメントＷ３は、第１の値ｄ１＝３４０ｍｍから第２の値ｄ２＝３８０ｍｍに‐すなわちΔｄだけ‐連続的に変化する軸部直径を有している。軸部セグメントＷ４およびＷ５では、軸部直径はまずｄ２＝３８０ｍｍの値を有しており、次いでｄ２に保たれるか、もしくは（この場合のように）次いでさらに３８０ｍｍよりも大きなｄ３に増大する。軸部セグメントＷ５では、すなわち出口ゾーン２８では、軸部直径ｄはｄ２＝３４０ｍｍの値もしくは３８０ｍｍよりも大きなｄ３の値からｄ４＝１２０ｍｍの値へ、連続的に減少している。
【０１１６】
つまり出口ゾーン２８は、比較的大きな搬送容積を有しており、このことは、比較的低い圧力下で、比較的多量のＳＡＰポリマゲルが、出口開口３０を通って押し出されることを可能にする。
【０１１７】
ウォーム軸１２は、本実施例では、案内通路１６に沿った軸部直径の最小値ｄ１を有しており、この最小値ｄ１は、案内通路１６に沿った軸部直径の最大値ｄ２もしくはｄ３の約３２％である。案内通路１６に沿った軸部直径ｄの最小値は最大で、案内通路１６に沿った軸部直径の最大値の２０％〜８０％であってもよい。ウォーム外径Ｄの値は案内通路１６に沿って一定であり、６５０ｍｍである。つまり、案内通路１６の送りゾーン１８に沿って、軸部直径ｄ：ウォーム外径Ｄの比ｄ／Ｄは、０．５２である。
【０１１８】
ウォーム１４のリードＧは、ここに示した実施形態では第１のリード値Ｇ１＝５００ｍｍからＧ２＝５５０ｍｍを経てＧ３＝６００ｍｍに増大している、すなわち、送りゾーン１８の開始部における、案内通路に沿って最小のリード値は、送りゾーン１８の終端部における最大のリード値の８３％であってよい。案内通路に沿って最小のリード値Ｇ１は最大でも、案内通路に沿って最大のリード値Ｇ３の２０％〜８５％であってもよい。軸部セグメントＷ２〜Ｗ３において、ウォーム１４は第２のリード値Ｇ２＝５５０ｍｍを有していてよい。つまり軸部セグメントＷ３〜Ｗ４において、リードＧはＧ３に増大していてよい。このことは、既に軸部セグメントＷ２，Ｗ３およびＷ４の領域において、送り方向２０で案内通路１６に沿った圧力低下および搬送容積増大をもたらす。
【０１１９】
リードは、１つの択一的な実施形態（ここには図示せず）では、第１のリード値Ｇ１＝５００ｍｍから段階的に減少してもよく、軸部セグメントＷ２において、ウォーム１４は第２のリード値Ｇ２＝４６０ｍｍを有していてよい。つまり１つの実施例（ここには図示せず）では、リードは第１のリード値Ｇ１＝５００ｍｍからＧ２＝４６０ｍｍを経てＧ３＝３５０ｍｍに減少してもよく、次いで場合によりさらに、３５０ｍｍよりも小さな値Ｇ４に減少してもよい。すなわち、案内通路に沿って最低のリード値は、送りゾーン１８の終端部において最大のリード値の７０％またはそれどころか７０％未満であってもよい。案内通路に沿って最小のリード値は、送りゾーン１８の終端部において最大でも、送りゾーン１８の開始部における、案内通路に沿って最大のリード値の２０％〜８０％であってもよい。
【０１２０】
つまり１つの択一的な実施形態（図示せず）において、とりわけ軸部セグメントＷ３では、一方ではリードＧが減少しかつ他方では軸部直径ｄが増大している。このことは、送り方向２０で案内通路１６に沿った圧力上昇および搬送容積減少をもたらす。このことは、第１の変化態様においては、軸部セグメントＷ４およびＷ５にわたって維持される（図示せず）か、または軸部セグメントＷ４およびＷ５において軸部直径ｄをさらに（ｄ２へ次いでｄ３へ）増大させかつリードＧをさらに（例えば値Ｇ４へ次いでＧ５（図示せず）へ）減少させることにより、さらに傾向的に強められる。
【０１２１】
混合部材間隔Ｋ２、Ｋ３，Ｋ４およびＫ５の値は、図３に示した実施例ではウォーム１４のリードＧのリード値Ｇ２，Ｇ３に対して逆の配置で適合されている。ピン間隔の値がＫ２からＫ５に減少する一方で、リード値はＧ１からＧ３に増大している。つまり混合部材間隔Ｋの変化は、リードＧの変化とは逆の変化傾向で推移している。このことは、増大するリードＧに基づき、圧力上昇および搬送容積減少の、より早期でより少ない導入をもたらすが、しかし減少するピン間隔Ｋに基づき、一軸押出機１０の出口ゾーン２８に向かう送り方向２０において改良された混合および剪断の向上をも、もたらす。
【０１２２】
１つの変化形（図示せず）において、混合部材間隔Ｋの変化は、リードＧの変化と同じ変化傾向で構成されていてもよい。図３に示した符号を用いると、混合部材間隔の値Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４およびＫ５は、このような変化実施例ではウォーム１４のリードＧのリード値Ｇ１，Ｇ２およびＧ３に対して、同じ配置になるように適合されている。この変化実施形態のケースでは、ピン間隔の値は、Ｋ１からＫ５に増大する（図示せず）のに対し、リード値もＧ１からＧ３へ同じ配置で増大する（図示）。このことは一軸押出機１０の出口ゾーン２８に向かう送り方向２０において、より早期の圧力上昇および搬送容積減少の回避に基づき、圧縮力および剪断力の比較的穏やかな導入をもたらし、かつ他方では改良はされるが増大はしない混合作用、すなわちより早く弱まる剪断作用をもたらす。
【０１２３】
次の表３は、図３に示したようなウォーム軸１２の実験室仕様および製品仕様の実施例のパラメータをまとめたものである。
【０１２４】
【表３】
2020514109.tif 000005
【０１２５】
図４には、（Ａ１，Ａ２）、（Ｂ２，Ｂ２）および（Ｃ）の各図において、図３に示した混合部材ユニット用のピンを備えたピンユニット４８の好適な変化態様が示されている。これに相応してピンユニットにはそれぞれ、４８．Ａ１，４８．Ａ２，４８．Ｂ１，４８．Ｂ２および４８．Ｃが付されている。ピンユニット４８．Ａ１および４８．Ａ２は、直径軸線Ａ上で互いに反対の側に配置された、各２つのピン４８１，４８２を有している。ピンユニット４８．Ａ１および４８．Ａ２は、それぞれ１２時の位置および６時の位置におけるピン４８１，４８２（図Ａ１）もしくはそれぞれ３時の位置および９時の位置におけるピン４８１，４８２（図Ａ２）を有する直径軸線の向きにおいて異なっている。
【０１２６】
図Ａ１にはさらに、ここでは例えばＬ＝３００ｍｍの程度内の、ピン４８１，４８２の長さＬおよびここでは例えばＩ＝１０ｍｍの程度の、軸部１３の表面からのピン端部の間隔Ｉが、例示的に示されている。後者の間隔Ｉは、例えば１０〜２５ｍｍの範囲内にあってよい。ピン４８１，４８２の長さＬは、例えばＬ＝２７０ｍｍ〜３３０ｍｍの範囲内にあってよい。
【０１２７】
これにより、案内通路１６の内部空間１７内に突入しているピンの長さＬは、好適には案内通路１６の自由な送り空間高さＨの約９０％〜９９％になっている。送り空間高さＨは、案内通路１６の壁と軸部１３の表面との間の間隔を表し、ここでは３１０ｍｍである。ピンの、好適には円形の（ただし場合により可能な楕円形または角形の）横断面の直径Ｑは、例えばＱ＝１〜８ｃｍ、好適には２〜６ｃｍ、特に好適には４ｃｍである。これらのピンユニット４８．Ａ１および４８．Ａ２は、１つの混合部材ユニット４９用に、一軸押出機１０の送り方向に沿って、例えば交互に組み合わされてもよい。
【０１２８】
ピンユニット４８．Ｂ１および４８．Ｂ２は、第１の直径軸線Ａ１および第２の直径軸線Ａ２上で互いに対を成して反対の側に配置された各４つのピン４８１，４８２および４８３，４８４を有している。ピンユニット４８．Ｂ１および４８．Ｂ２は、それぞれ１２時の位置と６時の位置ならびに３時の位置と９時の位置におけるピン４８１，４８２，４８３，４８４（図Ｂ１）もしくはそれぞれ２時の位置と８時の位置ならびに５時の位置と１１時の位置におけるピン４８１，４８２，４８３，４８４（図Ｂ２）を有する直径軸線Ａ１，Ａ２の向きにおいて異なっている。これらのピンユニット４８．Ｂ１および４８．Ｂ２は、１つの混合部材ユニット４９用に、一軸押出機１０の送り方向に沿って、例えば交互に組み合わされてもよい。ピンユニット４８．Ｂ１および４８．Ｂ２のピンの寸法は、ピンユニット４８．Ａ１および４８．Ａ２のピンの場合と同様に選択され得る。
【０１２９】
ピンユニット４８．Ｃは、互いに対を成して反対の側に配置された８つのピン４８１，４８２，４８３，４８４，４８５，４８６，４８７，４８８を有しており、実際にはピンユニット４８．Ｂ１と４８．Ｂ２とを重ね合わせたものである。このピンユニット４８．Ｃは、１つの混合部材ユニット４９用に、一軸押出機１０の送り方向に沿って、ピンユニット４８．Ｂ１および４８．Ｂ２および／またはピンユニット４８．Ａ１および４８．Ａ２と組み合わされてもよい。
【０１３０】
基本的には１つの混合部材ユニット４９用に、ピンユニット４８のピンの向きに関して別の角度配置が選択されてもよい。
【０１３１】
図５には、図２に示した（図２には図示しないが存在する混合部材ユニット４９の混合部材を備えた）または図３に示した（図３に示した混合部材ユニット４９の混合部材を備えた）、すなわちそれぞれ混合部材ユニット４９を備えた好適な実施例の一軸押出機１０を用いて高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）２４の形態を変化させる方法の第１の好適な実施例が示されている。この方法は：
１００  重合プロセス３８により、ＳＡＰポリマゲル２４を一軸押出機１０内へ供給するステップ、
２００  一軸押出機１０を作動させ、ＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるステップおよび
３００  変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４を、一軸押出機１０から乾燥プロセス４６へ導出するステップ
を有している。
【０１３２】
ステップ１００の重合プロセスは、表１の配合に従って、ＳＡＰポリマゲル２４の基礎としての、いわゆるベースポリマを生ぜしめる。択一的に、別の配合が用いられてもよい。
【０１３３】
一軸押出機１０はステップ２００に基づき、駆動モータ４０がウォーム軸１２の軸部１３を回転させ、ＳＡＰポリマゲル２４が入口開口３６から出口開口３０に送られるように、作動させられる。ＳＡＰポリマゲル２４が送りゾーン１８に沿って送られる間に、ＳＡＰポリマゲル２４の形態が変化され得る。送りゾーン１８は、出口ゾーン２８への供給ゾーンとしても用いられ、出口ゾーン２８は、出口開口３０に対する調量ゾーンとして用いられる。とりわけウォーム軸１２のパラメータおよびその回転速度に左右される、ＳＡＰポリマゲル２４の出口ゾーン２８への供給量に応じて、所定量のＳＡＰポリマゲル２４が、出口ゾーン２８に提供される。この所定量は、次いで所定の圧力でもって出口開口３０を通されて、導出され得る。出口開口３０は、ＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させる賦形コンポーネントを有している。図５に示した方法の実施例では、出口開口３０は、穴あき板３２と後続のノズル３４とを有している。択一的または追加的に、マトリックス等の別のコンポーネントまたはＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させる別のコンポーネントが出口開口３０に配置されていてもよい。
【０１３４】
ステップ３００に記載の乾燥プロセス４６は、図５に示した方法の本実施例では、次の：
‐  変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４を複数の乾燥用金属薄板に配分するステップおよび
‐  乾燥用金属薄板上の、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４を、熱対流炉もしくは空気循環炉内で加熱するステップ
を有している。
【０１３５】
乾燥用金属薄板には、それぞれ異なる量の、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４が装填されてよく、これにより、乾燥用金属薄板の面積および乾燥用金属薄板に装填される、変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４の量に応じた装填度が生じることになる。乾燥温度および乾燥時間は、装填度に左右される。本実施例では、０．９１ｇ／ｃｍ２で装填されている場合、乾燥には１７５℃の乾燥温度が７０分間用いられる。乾燥用金属薄板は、本実施例では２５０μｍのメッシュ開口を備えたフィルタ底部を有しており、これにより液体は、フィルタ底部を通って漏出することもできる。フィルタ底部は、本実施例ではそれぞれ１３０μｍの直径を有する複数の線材から形成されている。
【０１３６】
図６には、それぞれ混合部材ユニット４９を備えた、図２または図３に示した好適な実施例の一軸押出機１０を用いて、高吸収性ポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）２４の形態を変化させる方法の、第２の好適な実施例が示されている。この方法は：
１００  重合プロセス３８により、ＳＡＰポリマゲル２４を一軸押出機１０内へ供給するステップ、
２００  一軸押出機１０を作動させ、ＳＡＰポリマゲル２４の形態を変化させるステップ、
３００  変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル４４を、一軸押出機１０から乾燥プロセス４６へ導出するステップ、
４００  乾燥されたＳＡＰを粉砕プロセスに供給し、ＳＡＰを粉砕するステップ、
５００  粉砕されたＳＡＰをフィルタリングプロセスもしくは選別プロセスに供給し、ＳＡＰをフィルタリングもしくは選別するステップ、
６００  選別されたＳＡＰ粒子を混合プロセスに供給し、ＳＡＰ粒子を混合するステップ、
７００  ＳＡＰ粒子混合物を表面後架橋プロセスもしくは表面架橋（ＳＸＬ）プロセスに供給し、ＳＡＰ粒子の表面において表面後架橋を実施するステップ
を有している。
【０１３７】
この方法のステップ１００，２００および３００は、図５で説明した、一軸押出機１０を用いて高吸収性ポリマ、つまりポリマゲル（ＳＡＰポリマゲル）２４の形態を変化させる方法の実施例の各ステップと同じである。乾燥されたＳＡＰは、ステップ４００の粉砕プロセスでミルにより粉砕され、異なる大きさを有するＳＡＰ粒子が生ぜしめられる。粉砕されたＳＡＰは、ステップ５００のフィルタリングプロセスもしくは選別プロセスでフィルタリングもしくは選別され、これにより、異なる大きさを有するＳＡＰ粒子は互いに分離される。ステップ６００の混合プロセスでは、異なる大きさのＳＡＰ粒子が所定の混合比に従って混合され、これにより、ＳＡＰ粒子混合物の所望の特性が得られる。本実施例では、表４に相応する粒径分布（particle size distribution - psd）を有するＳＡＰ粒子混合物が生ぜしめられた。
【０１３８】
【表４】
2020514109.tif 000006
【０１３９】
ステップ７００の表面後架橋方法（ＳＸＬ方法）では、ＳＡＰ粒子の表面に表面架橋剤が被着される。本実施例の表面架橋剤は、次の表５に示す配合に基づき製造された：
【表５】
2020514109.tif 000007
【０１４０】
へオノンは、２−ヒドロキシエチル−２−オキサゾリジノンに相当する。表５の配合に対して択一的に、表面架橋剤の製造用に別の配合が用いられてもよい。例えば択一的な表面架橋剤は、へオノン、イソプロパノール、アルミニウムラクタート、および／または硫酸アルミニウムを含んでいてもよい。
【０１４１】
表面架橋剤により架橋されたＳＡＰ粒子は１８５℃の温度で加熱され、これにより、各ＳＡＰ粒子に表面架橋部が形成される。表面架橋部は、ＳＡＰ粒子が膨潤状態において、すなわちＳＡＰ粒子が液体を吸収してポリマゲルとして存在する場合に、その形態を保つことを可能にする。特に表面架橋部により、液体を吸収した状態における圧力下での保持能力が高められてよい。
【符号の説明】
【０１４２】
１０  一軸押出機
１２  ウォーム軸
１３  軸部
１４  ウォーム
１６  案内通路
１７  案内通路の内部空間
１８  送りゾーン
２０  送り方向
２２  ウォームらせん部
２４  ＳＡＰポリマゲル
２６  入口ゾーン
２８  出口ゾーン
３０  出口開口
３２  穴あき板
３４  ノズル
３６  入口開口
３８  重合プロセス
４０  駆動モータ
４２  加熱装置
４４  変化された形態を有するＳＡＰポリマゲル
４６  乾燥プロセス
４８  ピンユニット
４８．１，４８．２  ピン
４８１，４８２，４８３，４８４  ピン
４８５，４８６，４８７，４８８  ピン
４９  混合部材ユニット
５０  切欠き
Ａ  ピンの直径軸線
Ｇ  リード（Ｇ＝π（Ｄ−ｅ）ｔａｎφ）
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４  リード値
ｄ，Δｄ  軸部直径
ｄ１，ｄ２，ｄ３  軸部直径の値
Ｄ  ウォーム外径
Ｈ  送り空間高さ
Ｌ  ピンの長さ
Ｉ  軸部１３の表面からのピンの間隔
Ｑ  ピンの横断面の直径
Ｋ  混合部材間隔
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４  混合部材間隔の値
Ｗ  ねじ溝幅
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６  軸部セグメント
ｅ  フライト幅
δ  案内通路の壁とウォームとの間の間隔
φ  らせん角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ１）−４（Ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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