JP2004513802A

JP2004513802A - 高分子材料から粉末を作るための方法並びにこの方法を実施するための装置

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Publication number: JP2004513802A
Application number: JP2002521005A
Authority: JP
Inventors: ニコルスキー、バーディム・ゲナディエビッチ; バリーベルディン、ウラジミール・ニコラエビッチ
Original assignee: バリーベルディン、ウラジミール・ニコラエビッチ; ニコルスキー、バーディム・ゲナディエビッチ
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2004-05-13
Also published as: RU2173634C1; WO2002016099A1; KR20030041977A

Abstract

【課題】
【解決手段】高分子材料から粉末を作るための方法は、冷却時の減少する圧力による剪断作用のもとでの材料の圧縮を有する。これに続く材料の粉砕工程は、減少する圧力による剪断作用のもとで冷却されながら、及び１秒につき３Ｘ１０^−３―１Ｘ１０^−１ｍの絞り速度で０、０１−０、１５ＭＰａの圧力の媒体中に入ることにより行われる。装置は、供給開口部（２）と排出開口部（３）とを備えた円筒形のケーシング（１）を具備し、このケーシング内には中に圧縮ユニット（６、１５）が配置された圧縮チャンバ（４）と、回転可能な粉砕部材を有する粉砕チャンバ（５）とが配置されて設けられている。粉砕部材は、ディスクもしくは円錐台の形状、あるいはディスク及びこれに並んで接合された円錐台の形状を有する絞り弁として設計されている。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子材料の処理、特に、高分子材料から粉末を作るための方法並びに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、例えば、もろい片の形状の天然及び合成の高分子材料、特に金属及び繊維、本物のシルク及び超高弾性繊維を粉砕するために適用され得る。
【０００３】
冷却を行いながら圧力及び０、５―５０までの剪断作用のもとで加熱及びこれに続く粉砕を行う、高分子材料から粉末を作るための先行技術の処理が知られている（ソ連（ＵＳＳＲ）の発明者許可証（ｉｎｖｅｎｔｏｒ’ｓｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）Ｎ１２１３６１２、Ｉｎｔ．ＣｌＢ２９Ｂ１３／１０、出願日１９８３年５月５日（０５．０５．８３））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本物のシルク、芳香族ポリアミド、綿のような材料、及び他の相当にゆるい構造を有する高強度高分子化合物にたいしては、これらの材料が高強度と共に圧力と剪断（剪断を誘導するひずみ（ｓｈｅａｒ−ｉｎｄｕｃｅｄｓｔｒａｉｎ））の複合作用のもとでのこれらの分解及び粉砕を妨げる高弾性をも有することから、この方法を実施することができない。
【０００５】
また、内部に圧縮チャンバと粉砕チャンバとが同軸的に順次設けられた円筒形のケーシング、装填手段、マイクロ波加熱手段、粉砕手段を具備する、高分子材料、特に金属、スクラップゴムから粉末を作るための装置が知られている（日本国特許Ｎ０５３３７９４３号、Ｉｎｔ．Ｃｌ．Ｂ２９Ｂ１７／００、出願日１９９２年６月１１日（１１．０６．９２））。これの粉砕手段には、互いに対して回転可能なように２つの粉砕部材が設けられ、これら部材の間には摩擦粉砕ギャップが配置されている。
【０００６】
しかし、公知の装置は、絞り（ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ）（挿入）効果がないことによって、かなり低い実際のアウトプットを有する。これによって、粉砕手段の相当に大きな表面で摩滅（ａｔｔｒｉｔｉｏｎ）が進行する。更に、マイクロ波加熱手段を適用していることにより、全体の装置だけでなく処理技術までもが複雑にされる。摩擦による（表面）粉砕が（摩擦により表面が研磨される）装置のアウトプットを低下させる。
【０００７】
本発明の技術的な主題に関して本発明に最も近い先行技術は、加熱及び続く粉砕工程中に材料の圧縮（焼きしまり）を有する、高分子材料から粉末を作るための方法である。３０℃―２５０℃までの材料の加熱が、２つの工程で、最初は、０、１―０、５ＭＰａから３―１００ＭＰａまで上昇する圧力で、続いて、等圧下の剪断０、３―１０で実行される。粉砕は、冷却された状態で圧力が０、１―０、５ＭＰａに減じられる際に０、５―５０までの剪断で実行される（ロシア連邦特許Ｎ２０５７０１３ＣｌＢ２９Ｂ１７／００、出願日１９９４年２月７日（０７．０２．９４））。
【０００８】
しかしながら、先行技術の方法では高分子材料は加熱された状態で粉砕工程へ移行されるので、これの温度が必要以上に高くなる可能性がある。このような特殊な場合の粉砕工程は材料が過熱された状態で実行され、よって、作られる粉末の品質によくない影響を与える。例えば、ゴムを粉砕する場合、このような過熱によってゴムは粉末に変えられず、脱硫されたゴムや、粉末と比較して制限された有用性を有するプラスチックの製品に変えられる。更に、公知の方法による粉砕は、材料の圧縮の作用によって、ある程度まではかなり不十分な圧縮によることが明らかにされている。ある場合には、上記の処理における同時の絞り作業が形成された粉末が再度圧縮され得るような状態を誘発し、これによって、圧縮された材料の再粉砕のために付加的なエネルギー消費が必要となる。他の場合には、前記された方法によって幾つかのタイプの高分子及び高分子材料を粉砕する試みは、全く成功したことがない。上述された部分から以下のことが導き出される。この方法は、粉砕可能な物の範囲が不十分であること及び高いエネルギー消費量だけでなく、かなりの低効率及び作られる粉末の粗悪な品質によっても特徴付けられる。
【０００９】
本発明の技術的な手段に関して、本発明の装置に最も近い先行技術は、入口開口部と出口開口部とを備えた円筒形のケーシングを有し、このケーシング内に、圧縮チャンバと粉砕チャンバとが一列に順次設けられている、高分子材料から粉末を作るための装置である。圧縮チャンバ内には、圧縮ユニットが表面に螺旋形の溝部を有する押圧スクリューとして設計されて配置され、このスクリューの溝部の深度は出口開口部に向って徐々に減じられている。これに対し、粉砕チャンバ内には回転本体の形状を有する粉砕回転子として設計された粉砕ユニットが、ケーシングの内面に対して環状クリアランスを形成し、及び回転可能なように同軸上に設けられている。圧縮のためのスクリューの表面の粉砕のためのスクリューに隣接する端並びに／もしくは粉砕回転子の表面の圧縮のためのスクリューに隣接した端には、リング形状の穴部が深さ１乃至８ｍｍで開けられている。この装置には、粉砕回転子並びに／もしくは粉砕チャンバのケーシングを冷却するための冷却手段が設けられている（ロシア連邦特許Ｎ２０５７０１３，Ｉｎｔ．Ｃｌ．Ｂ２９Ｂ１７／００、出願日１９９４年２月７日（０７．０２．９４））。
【００１０】
しかし、公知の装置においては、粉砕チャンバ内に配置された冷却手段のみが処理中に材料の適度な冷却を与えることができず、この処理が一定の速度で材料を連続的に供給する状態で進行することから、粉砕処理の温度の経時的な変化を招く。更に、公知の装置では、粉砕部材が、ケーシングの内面と共に長い運搬クリアランスを形成し、ここで、一度破壊された材料の圧縮と部分的な圧密化とが起こり得る。上記の設計の特徴は、付加的なエネルギー消費を必要とし、クリアランス内での付加的な放熱を伴う。この結果公知の装置は、不十分な生産性と、作られる粉末の低品質と、粉砕可能な物の範囲の相当な狭さと、これに加えて適度に高いエネルギー消費量とによって特徴付けられる。
【００１１】
本発明の目的は、粉砕される材料の圧力と圧縮との両方の作用の元で、高いアウトプットで高分子材料から粉末を作ることを可能にし、できた粉末の品質を向上させ、パワーを減じ、粉砕可能な物の範囲を広くさせるように方法を発展させ、この方法が実行され得るように装置の設計を発展させることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
技術的な利点は、高分子材料から粉末を作るための方法を利用することによって果たされる。この方法は、０、１―０、５ＭＰａから３―１００ＭＰａまでの圧力での剪断作用のもとでの材料の圧縮と、冷却されている状態での圧力が減じられた剪断作用下の続く粉砕とを有する。本発明に係れば、材料の圧縮は冷却時に剪断応力値（剪断値）１―５００で果たされる。もう一方で、粉砕処理は、剪断応力値０、５―１０００で実行され、１秒につき３ｘ１０^−３―１ｘ１０^−１ｍの割合での圧力０、０１―０、１５ＭＰａを有する媒体に入ることによる絞りを有する。これらの処理を果たすことによって、材料を破壊するために必要な粉砕表面作業が減じられ、全体の処理中の材料の過熱の可能性を排除し、一旦作られた粉末の冷却時の圧縮を防止する。
【００１３】
この方法では、絞りが例えば０、１―８９°の角度で剪断方向へと実行され得る。
【００１４】
剪断方向という用語は、材料が分解される瞬間のこれらの伝達方向を意味する。
【００１５】
この装置では、絞りが、特に気体もしくは蒸気の位相中に果たされ得る。
【００１６】
また、技術的な利点は、供給及び排出開口部を備えた円筒形のケーシングを有し、このケーシング内に圧縮チャンバと粉砕チャンバとが一列に順次設けられている、高分子材料から粉末を作るための装置を適用することによって果たされ得る。一方では圧縮チャンバ内には高分子材料の圧縮ユニットが配置され、他方では粉砕チャンバ内に粉砕部材が同軸的に設けられ、粉砕チャンバケーシングの内面に対して環状クリアランスを形成し、回転可能である。更に、本装置には、粉砕部材並びに／もしくは粉砕チャンバケーシングを冷却するための手段が設けられている。本発明に係れば、粉砕部材はディスクもしくは円錐台の形状、あるいはディスクとこれに並んで接合された円錐台の形状を有する絞り弁として設計されている。この円錐台の大きい方の基底部がディスクの基底部に接続されて供給開口部側に面し、小さい方の基底部が排出開口部側に面し、前記円錐台の大きい方の基底部の直径に対する前記ディスクの直径の割合が１：（０、８−１）であるか、もしくは、円錐台とこれに並んで接合されたディスクの形状を有する場合に、ディスクの一方の基底部が円錐台の大きい基底部に接続されて供給開口部側に面し、ディスクの他方の基底部が排出開口部側に面し、ディスクの直径に対する円錐台の大きな方の基底部の直径の割合が１：（０、８―１）である。本発明では、粉砕部材には環状クリアランスが設けられ、このクリアランスの狭い断面の幅は０、２―１０ｍｍに等しい。更に、本装置には、圧縮チャンバケーシング並びに／もしくは圧縮ユニットを冷却するための手段を冷却するための手段が付加的に設けられている。
【００１７】
狭い断面という用語は、環状クリアランスの領域に関して使用されており、これは最小限の幅を有する。
【００１８】
本装置では、圧縮ユニットがピストンの形状に設計され、例えば往復運動の可能性を有するように設けられている。
【００１９】
圧縮ユニットは、例えば回転可能に設けられた押圧スクリューの形状に設計されてもよく、このスクリューの表面には、螺旋形の溝部が与えられ、これら溝部の深度は排出開口部に向って減じられ、絞り弁の高さに対する押圧スクリューの長さの割合は１：（０、０３―０、３）に等しい。
【００２０】
絞り弁の高さという用語は、装置の軸に沿った全長に関して使用されている。
【００２１】
特に、絞り弁は、押圧スクリューと共にもしくは夫々独立して回転可能なように設けられ得る。
【００２２】
特に、円錐台の形状を有する絞り弁の設計では、これの側面に、長手方向並びに／もしくは螺旋形の溝部が与えられて、供給開口部から排出開口部へ向かう材料の移動を容易にし、並びに／もしくは、螺旋形の溝部は、排出開口部から供給開口部へ向かう材料の移動を容易にする。
【００２３】
特に、ディスクの形状を有する絞り弁の設計では、供給開口部側に面するディスクの基底部には径方向の溝部並びに／もしくは螺旋形の溝部が与えられて、供給開口部から排出開口部に向かう材料の移動を容易にし、並びに／もしくは、螺旋形の溝部が、排出開口部から供給開口部に向かう材料の移動を容易にする。
【００２４】
特に、絞り弁がディスク及びこれに結合された円錐台の形状に設計されている場合、円錐台の大きい方の基底部はディスクの基底部に接続されて供給開口部側に面し、小さい方の基底部は排出開口部側に面し、この場合、供給開口部に面するディスクの基底部には、径方向の溝部並びに／もしくは螺旋形の溝部が与えられて、供給開口部から排出開口部へ向かう材料の移動を容易にし、並びに／もしくは、螺旋形の溝部が排出開口部から供給開口部へ向かう材料の移動を容易にする。
【００２５】
特に、圧縮チャンバのケーシングを冷却するための手段と、粉砕チャンバのケーシングを冷却するための手段とは、これらがケーシングを冷却するための手段として共働可能なように設計され得る。
【００２６】
技術的な利点は、供給開口部と排出開口部とを備えた円筒形ケーシングを具備し、このケーシング内に、圧縮チャンバと粉砕チャンバとが一直線上に並んで設けられ、圧縮チャンバ内に押圧スクリューが回転可能に配置され、かつ表面に螺旋形の溝部を与えられ、この溝部の深度は排出開口部に向かって減じられ、粉砕開口部内に粉砕部材が同軸的に設けられ、対向する表面に対して環状クリアランスを形成し、また、粉砕チャンバケーシングを冷却するための手段を具備する、高分子材料から粉末を作るための装置によって果たされる。本発明に係れば、粉砕部材は、粉砕チャンバケーシングの内面の円形突出部の形状を有する絞り弁として設計され、粉砕チャンバ内に配置された回転シャフトの表面に対して環状クリアランスを形成し、回転シャフトは、押圧スクリューと一直線上に設けられてこれに接続され、環状クリアランスの狭い断面の幅は０、２−１０ｍｍに等しい。更に、この装置には、圧縮チャンバケーシングを冷却するための手段並びに／もしくは押圧スクリューを冷却するための手段が付加的に設けられている。
【００２７】
環状クリアランスの狭い断面という用語は、環状クリアランスの領域に関して使用されており、これは、最小限の幅を有する。
【００２８】
特に、この装置では、粉砕チャンバの内径に対する円形突出部の幅の割合が、（０、０３−２）：１に等しく、記押圧スクリューの長さに対する円形突出部の幅の割合が、（０、０３―０、３）：１に等しくてもよい。
【００２９】
この装置では、円形の突出部は、例えば矩形もしくは台形の形状に設計され得る。
【００３０】
円形突出部の幅という用語は、装置の軸に沿ったこれの最大の長さに関して使用されている。
【００３１】
本装置では、押圧スクリューの直径に対する回転シャフトの直径の割合は、（０、６−０、９８）：１に等しく、回転シャフトには冷却手段が設けられ得る。
【００３２】
特に、本装置では、粉砕チャンバに面する押圧スクリューの端部と粉砕チャンバ内の円形突出部との間の距離は、回転シャフトの直径の（０、００４―０、８）に等しくてもよい。
【００３３】
これは、冷却時の上昇する圧力による剪断作用のもとでの材料の圧縮の調査を、これに続く減少する圧力による剪断作用のもとで特定の圧力弁により冷却しながら媒体中に入ることによる絞りを行う粉砕工程の調査に加えて（蒸気の説明に従って）提供する。
【００３４】
方法の主題は、本発明に係って、高分子材料の粉砕処理が、フローに対する抵抗を与える部材が配置された区域を通り抜けるのにつれて圧力が減少していく中で果たされ、かくして絞り効果を果たすことを含意する。
【００３５】
１秒につき３ｘ１０^−３―１ｘ１０^−１に等しい絞り速度の維持によって、処理の高い生産性と低エネルギー消費量とを有する高品質の粉末を作るための状況が可能にされる。
【００３６】
剪断力の伝達方向に０、１―８９°の範囲内で絞り角度を選択することによって、様々のタイプの高分子材料でできた物が得られる。
【００３７】
絞りが上記のように特定された圧力下で媒体（気体もしくは蒸気）中に入ることにより実行されると、材料は装置の壁に向かうこの媒体による熱伝導によって急速に冷却される。
【００３８】
装置の主題は、本発明に係って、粉砕部材が上述された絞り弁の形状のうちの１つに設計されていることを含意する。これは、絞り効果を実現するために必要な状況を可能にし、この結果、生産性を上昇させ、高品質の粉末を作る際のエネルギーの消費量を減じる。
【００３９】
上述された設計に係る押圧スクリューの形状の圧縮ユニットの実施形態は、連続的な作業状況で高分子材料を粉砕するのを可能にし、ピストン形状にされた実施形態は運転負荷（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｄｕｔｙ）を可能にする。
【００４０】
円錐台の形状でありこれの小さな基底部が圧縮ユニットに面している絞り弁の実施形態は、剪断力の伝達方向に様々の角度（０、１―８９°）での絞り処理を提供する。
【００４１】
本発明の装置を用いて処理される様々のタイプの高分子及び高分子材料の効果的な粉砕は、全体の処理中の相当の程度の圧縮及び冷却の時を除いて、剪断力の伝達方向に０、１―８９°の範囲内で絞りの最適な角度を適当に選択することによって助けられる。
【００４２】
制限１：（０．０３−０、３）内の絞り弁の高さに対する押圧スクリューの長さの割合の変化が、特定の粒子サイズ分布を有する（ｓｐｅｃｉｆｉｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）細かい粉末を形成するように、高いアウトプット及び低いエネルギー消費量を有する所定の高分子材料の粉砕を可能にする。
【００４３】
絞り弁と押圧スクリューとが夫々独立した回転が可能なように設けられているとき、これら回転速度が夫々変えられた状況が実現され、即ち、最初に一方向に、続いて他の方向に剪断応力を適用することによって処理される材料を変形させ得る可能性が生じる。これは、材料の分解を促し、装置の最も好ましい動作モードの選択を迅速に行えるようにする。
【００４４】
供給開口部から絞り弁（ディスク及び円錐台、もしくは、ディスクとこれに結合された円錐台）の表面の排出開口部への材料の運搬を容易にするように空けられた溝部では、絞り弁への材料の運搬速度を上昇させ、装置のアウトプットを上昇させる可能性が生じる。排出開口部から絞り弁の表面の供給開口部への材料の運搬を容易にするように空けられた溝部では、フローの乱流が増加し、絞り弁以前に材料の比較的高密度の層を作るための状況が設定され、これが絞り効果を向上させる。更に、このように作られる粉末の分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が増加する。
【００４５】
あるいは、排出開口部から供給開口部への材料の運搬を容易にする溝部だけでなく、絞り弁（ディスク及び円錐台、もしくは、ディスクとこれに結合された円錐台）の表面に供給開口部から排出開口部への材料の運搬を容易にするように空けられた溝部では、絞り弁以前の材料の圧縮と同様に、フローの乱流が増加し、かくして、高分子材料の範囲が比較的広い細かい粉砕のための状況が設定される。
【００４６】
装置の粉砕チャンバのところのケーシングの内面の円形の突出部の形状の、粉砕チャンバの内径に対する円形突出部の幅の割合が（０、０３−２）：１の制限範囲内である絞り弁の実施形態では、環状クリアランス内で粉砕される材料のバルクによる圧力の最も好ましい分布のための状況が設定され、かくして、より細い粒子サイズ分布を有する粉末の準備を整える、即ち、粉末の品質を向上させるための状況が設定される。また、（０、０３−０、３）：１の制限内の押圧スクリューの長さに対する円形の突出部の幅の割合によって、装置の最も安定した状態の動作状況が果たされ、かくして、粉末の粒子のサイズ分布は、作動時の目に見える長さに実質的に変わらずにとどまる。
【００４７】
この場合、押圧スクリューの直径に対する回転シャフトの直径の割合が（０、６−０、９８）：１に等しい装置において、高いアウトプット、作られる粉末の高い品質、及びこれの製造に必要となるエネルギーの低消費量の間の譲歩が果たされ得る。
【００４８】
この場合、粉砕チャンバに面した押圧スクリューの端部と粉砕チャンバの円形突出部との間の距離が回転シャフトの直径の（０、００４―０、８）に等しい装置において、幅広い様々の材料、例えばこれらのうち繊維の構造体及び幾つかの合成繊維によって補強された合成物の材料の効果的な粉砕の可能性が生じる。
【００４９】
特に、圧縮チャンバのケーシングを冷却するための手段と、粉砕チャンバのケーシングを冷却するための手段とが、これらがケーシングを冷却するための手段として共働する可能性を有するように設計され得る。
【００５０】
請求されている技術的な解決法とこれに最も近い先行技術との比較により、請求されている技術的な解決法が新規性の基準に合致することを主張することが可能である。公知の先行技術には請求されている方法並びに装置の特徴的な特徴が見られないことが、“発明のメリット”の基準にこの解決法が合致することを示している。
【００５１】
請求されている技術的な解決法の仮の審査がこれらの幅広い工業的な応用の可能性を支える。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、供給開口部２、排出開口部３を備えた円筒形のケーシング１を有し、このケーシング１内には、圧縮チャンバ４、粉砕チャンバ５が一直線上に並んで設けられている。圧縮チャンバ内には圧縮ユニットが押圧スクリュー６の形状で配置され、このスクリューの表面に螺旋形の溝部７が配置されており、これら溝部の深度は排出開口部３に向かって徐々に減少する。押圧スクリューはまた、駆動装置（ｄｒｉｖｅ）８−１によって回転可能なように設けられている。前記粉砕チャンバ５内には、ケーシング１の内面に対して環状クリアランス９を同軸的に形成し及び駆動装置８−１により押圧スクリュー６と共に回転可能な粉砕部材が配置されている。この粉砕部材は、円錐台の形状であり小さな基底部が供給開口部２側を向いて押圧スクリュー６と接合された絞り弁１０として設計されている。絞り弁１０には冷却用チャネル１１（冷却手段）が設けられ、押圧スクリュー６には冷却用チャネル１２（冷却手段）が設けられ、チャネル１１はチャネル１２に密閉接合されている。この装置はケーシング１を冷却するための手段１３を有する。
【００５３】
図２に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、供給開口部２と排出開口部３とを備えた円筒形のケーシング１を有し、このケーシング内には圧縮チャンバ４と粉砕チャンバ５とが並んで順次設けられている。圧縮チャンバ４内に、押圧スクリュー６の形状の圧縮ユニットが、これの表面に螺旋形の溝部７を有するように設計されて配置され、これら溝部の深度は排出開口部３に向かって徐々に減じられ、押圧スクリュー６は駆動装置８−１によって回転可能なように設けられている。この押圧スクリュー６には冷却手段１２が設けられている。粉砕チャンバ５内に、粉砕部材が、円錐台の形状であり小さな基底部が供給開口部２の方に向いた絞り弁１０として設計されて設けられている。絞り弁１０は、ケーシング１の内面に対して環状クリアランス９を同軸的に形成するように、及び駆動装置８−２によって回転シャフト１４を通じて回転可能なように設けられている。絞り弁１０には冷却手段１１（冷却チャネル）が設けられている。この装置は、ケーシング１を冷却するための手段１３を有する。
【００５４】
図３に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、供給開口部２と排出開口部３とを備えた円筒形のケーシング１を有し、このケーシング内には圧縮チャンバ４と粉砕チャンバ５とが並んで順次設けられている。圧縮チャンバ４内にはピストン１５の形状の圧縮ユニットが配置されている。粉砕チャンバ内には、ケーシング１の内面に対して環状クリアランス９を形成するように、粉砕部材が設けられている。この粉砕部材は絞り弁１０として設計され、この絞り弁は、一直線上で互いに接続されたディスクと円錐台の形状であり、円錐の大きな方の基底部がディスクの基底部に接続されて供給開口部２側に、円錐の小さな方の基底部は排出開口部３側に面している。ピストン１５は駆動装置８−１による往復運動が可能なように設けられ、もう一方で、絞り弁１０は駆動装置８−２による回転が回転シャフト１４を通じて可能なように設けられている。絞り弁には冷却手段１１（冷却チャンバ）が設けられている。この装置はケーシング１を冷却するための冷却手段１３を有する。
【００５５】
図４に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、供給開口部２と排出開口部３と、圧縮チャンバ４と、粉砕チャンバ５とを備えた円筒形のケーシング１を有する。圧縮チャンバ４内には、押圧スクリュー６が、駆動装置８−１による回転が可能なように配置され、また、これは螺旋形の溝部７を表面に有するように設計されており、この溝部の深度は排出開口部３に向かって減少する。粉砕チャンバ５内には、粉砕部材が設けられ、この部材は、回転シャフト１４の表面に対して環状クリアランス９を形成するように、粉砕チャンバ５のケーシングの内面の円形突出部の形状の絞り弁１６として設計されている。回転シャフト１４は粉砕チャンバ内に配置され、回転が可能なように及び押圧スクリュー６と並んで設けられ、このスクリューと接続されている。押圧スクリュー６には冷却手段１２が設けられ、回転シャフト１４には冷却手段１７が設けられている。この装置はケーシング１を冷却するための手段１３を有する。
【００５６】
高分子材料から粉末を作るための装置は以下のように作動する（例として図１に示された装置を用いる）。
【００５７】
予備粉砕を受けた２乃至１０ｍｍの天然皮革の廃棄物が、ケーシング１の供給開口部２中に一定の速度で供給される。この際、駆動装置８−１は押圧スクリュー６と絞り弁１０とを一定速度で回転させる。材料の冷却は、絞り弁１０を冷却するための冷却手段１１（冷却用チャネル）、押圧スクリュー６を冷却するための手段１２、及びにケーシング１を冷却するための手段１３の中に液状の冷却剤フロー、例えば水を供給することによってなされる。材料は供給開口部２中に供給され、圧縮チャンバ４中に移動され、この中で、押圧スクリュー６の螺旋形の溝部７によって捕えられる。そして、この材料は、漸進的な圧縮を受けながら、粉砕チャンバ５中に環状クリアランス９に向かって移動される。供給開口部２から絞り弁１０に向かう移動の間、材料の片は、絞り弁１０以前に圧縮層を形成するように固まる。この層中では激しい剪断変形が生じている。この結果、この層中で、激しい放熱が始まり、ケーシング１の冷却手段１３及び押圧スクリュー６の冷却手段１２によって循環している冷却材による連続的な冷却にも関らず、材料の温度が上がり始める。材料の最も激しい剪断変形と最高温度とは、材料の絞りが高速で進行する粉砕チャンバ５のボトルネック、即ち環状クリアランス９中に生じる。絞り弁１０によって発生される抗力（ｏｐｐｏｓｉｔｉｏｎ）を通り抜ける際に、材料は、剪断力を受け、圧力が減じられ、冷却され、及び絞り（挿入）は、解放された圧力で低温度の区域中へ、例えば気体状になることのできる媒体中に入ることにより即座に行われる。これら全ての影響で、材料の複合クラッキングが起こり、これが分解されて細かい（ｆｉｎｅ）粉末に変えられる。高品質のよく細かい粉末が排出開口部３から吐出される。
【００５８】
図２に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、同様の方法で作動する。２つの独立した駆動装置（押圧スクリュー６の回転のための駆動装置８−１と絞り弁１０の回転のための駆動装置８−２）が本装置に設けられていることにより、粉末製造中に幅広い制限のもとで作動状態を変えることができる。
【００５９】
図３に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、粉砕工程（粉末の形成）に関して、図１、図２と同様の方法で作動する。この場合、駆動装置８−１はピストン１５の往復運動を提供する。この実施形態は、材料の供給と粉末の吐出とが不連続の作動モードで行われることを確実にする。
【００６０】
図４に示された高分子材料から粉末を作るための装置は、以下のような方法で作動する。
【００６１】
高分子材料（例えば大きさが５ｘ１０ｍｍのゴムの廃棄物）が、ケーシング１の供給開口部２中に間断なく供給される。この際、駆動装置８−１は、押圧スクリュー６と回転シャフト１４との一定速度の回転を提供する。材料の冷却は、押圧スクリュー６を冷却するための手段１２、ケーシング１を冷却するための手段１３、及び回転シャフト１４を冷却するための手段１７中への液状の冷却剤フロー、例えば水の供給によってなされる。供給開口部２へと供給される材料は、圧縮チャンバ４中に移動され、ここで、押圧スクリュー６の螺旋形の溝部７によって捕えられ、漸進的な圧縮を受け、粉砕チャンバ５中へ環状クリアランス９に向かって運ばれる。この環状クリアランスは、粉砕チャンバ５の内面の円形突出部の形状を有する絞り弁１６として設計された粉砕部材と回転シャフト１４とによって形成されている。供給開口部２から絞り弁１６に向かって移動する間、材料の片は絞り弁１６以前に圧縮層を形成するように固まる。この層中では激しい剪断変形が生じている。この層の影響で、激しい放熱が始まり、ケーシング１の冷却手段１３及び押圧スクリュー６の冷却手段１２及び回転シャフト１４の冷却手段１７によって循環している冷却材による連続的な冷却にも関らず、材料の温度が上がり始める。材料の最も激しい剪断変形と最高温度とは、材料の絞りが高速で進行する環状クリアランス９中に生じる。絞り弁１０によって発生される抗力を通りこれを克服する際に、材料は剪断力を受け、圧力が減じられ、冷却され、及び絞り（挿入）を受け、解放された圧力で低温度の区域、例えば気体になることのできる媒体中に即座に投じられる。これら全ての影響で、環状クリアランス９内では材料の複合クラッキングが起こり、これが分解されて細かい（ｆｉｎｅ）粉末に変えられる。高品質のよく細かい粉末が排出開口部３から吐出される。
【００６２】
高分子から粉末を作るための方法並びにこれを実現する装置とが、本発明に係って、以下の幾つかの例（奇数の例）によって説明され得る。公知の装置（偶数）を用いた公知の方法による高分子材料の粉砕における幾つかの比較のデータが、以下に示される。
【００６３】
本発明に係る装置並びに公知の装置には、適切であるとして、等しい電気モータとレジューサとが設けられている。
【００６４】
以下にリストアップされた各例には、各材料のための特定の粉砕温度が与えられている。処理のエネルギーパラメータが温度に強く依存していることによる。このことを考慮して、本発明に係る装置と公知の装置との、同一温度での高分子材料の粉砕時に得られる幾つかの比較データが、表に示されている。温度は、粉砕チャンバの壁の粉砕される材料の層から３乃至４ｍｍ離れたところに設けられた熱電対を用いて決定されている。
【００６５】
例１
流量メルトインデックス（ＭＩ）７、０、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）の細粒が、図１に示された装置の供給開口部中に間断なく供給される。押圧スクリューと絞り弁との回転が駆動装置によって一定の速度で実行される。最初の温度が１５°である水が、ケーシングの冷却手段と絞り弁及び押圧スクリューの冷却手段とに運ばれる。材料は、０、１―３、０ＭＰａの範囲で上昇する圧力で値１の剪断を受け、冷却される。その後、値５の剪断を受けた材料は、１秒につき速度１ｘ１０^−２で、剪断の伝わる方向に対して角度３０°で０、１ＭＰａの圧力で空気中に絞られる。
【００６６】
この結果、多少ごろごろした粉末が作られ、大きさ０、３ｍｍのふるいにかけられ、約１６ｗｔ．％の残余を与える。ＬＤＰＥ粉末の温度は、これが排出開口部を出る際には１８°に等しい。この処理の生産率は１時間につき９、５ｋｇであり、特定のエネルギー消費量はｋｇにつき０、２８ｋｗ．ｈである。
【００６７】
例３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１
粉末化された高分子材料は例１のように作られる。処理の生産率と特定のエネルギー消費量だけでなく、粉砕される材料、処理のパラメータ（圧力の範囲、温度、剪断応力値、絞り速度など）、作られた粉末の性質も表にリストアップされている。
【００６８】
例２３、２５
粉末化された高分子材料は、図４に示された装置が使用されている場合を除いて、例１のように作られる。処理の生産率と特定のエネルギー消費量だけでなく、粉砕される材料、処理のパラメータ（圧力の範囲、温度、剪断応力値、絞り速度など）、作られた粉末の性質も表にリストアップされている。
【００６９】
例２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６
粉末は、プロトタイプの装置を用いるプロトタイプの方法（ロシア連邦特許Ｎ２０５７０１３）に係って作られる。処理の生産率と特定のエネルギー消費量だけでなく、粉砕される材料、処理のパラメータ（圧力の範囲、温度、剪断応力値、絞り速度など）、作られた粉末の性質も表にリストアップされている。
【００７０】
表に示されたデータから、本発明に係る装置を用いた本発明に係る方法による粉末の製造が、生産性における利益を与え、粉砕され得る高分子の範囲を広げるだけでなく、作られる粉末の品質を向上させ、特定のエネルギー消費量を減じる。
【００７１】
本発明が好ましい実施形態を用いて説明されてきたが、様々の変形が添付請求項に記載の本発明の範囲から逸脱することなく成され得る。
【００７２】
表
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮ユニットが押圧スクリューの形状に設計され、絞り弁が円錐台形状に設計され、絞り弁と押圧スクリューとは共に共働して回転し得るように設けられている、本発明に係る装置のダイアフラム（断面図）を示す。
【図２】圧縮ユニットが押圧スクリューの形状に設計され、絞り弁が円錐台形状に設計され、絞り弁と押圧スクリューとは夫々独立して回転し得るように設けられている、本発明に係る装置のダイアフラム（断面図）を示す。
【図３】圧縮ユニットがピストンの形状に設計され、絞り弁が一直線上で互いに接合されたディスクと円錐台の形状に設計されている、本発明に係る装置のダイアフラム（断面図）を示す。
【図４】圧縮ユニットが押圧スクリューの形状に設計され、粉砕部材が粉砕チャンバケーシングの内面に円形の突出部を有する絞り弁の形状に設計されている、本発明に係る装置のダイアフラム（断面図）を示す。

Claims

０、１―０、５ＭＰａから３―１００ＭＰａまでの圧力による剪断作用のもとでの材料の圧縮と、圧力が減じられる際の剪断作用のもとで冷却されながらのこれに続く粉砕工程とを有する、高分子材料から粉末を作るための方法において、前記圧縮は冷却時に１―５００の剪断応力値で果たされ、また、粉砕工程は、０、５―１０００の剪断応力値で、１秒につき３ｘ１０^−３―１ｘ１０^−１ｍの絞り速度で０、０１―０、１５ＭＰａの圧力の媒体中に入ることにより行われることによって特徴付けられる方法。
前記絞りは剪断力の伝達方向に対して０、１−８９°の角度で得られることを特徴とする、請求項１の方法。
前記絞りは気体状の媒体中に入ることにより行われることを特徴とする、請求項１の方法。
供給開口部（２）と排出開口部（３）とを備えた円筒形のケーシングを具備し、このケーシング内には、圧縮チャンバ（４）と粉砕チャンバ（５）とが一直線上に並んで設けられ、一方では圧縮チャンバ（４）内に高分子材料の圧縮ユニット（６、１５）が配置され、他方では粉砕チャンバ（５）内に粉砕部材が同軸的に設けられ、粉砕チャンバ（５）内にケーシングの内面に対して環状クリアランス（９）を形成し、回転可能であり、また、
粉砕部材（１１）並びに／もしくは粉砕チャンバ（５）内のケーシングを冷却するための手段を具備している、高分子材料から粉末を作るための装置において、
前記粉砕部材はディスクもしくは円錐台の形状、あるいはディスクとこれに並んで接合された円錐台の形状を有する絞り弁（１０）として設計され、この円錐台の大きい方の基底部がディスクの基底部に接続されて供給開口部（２）側に面し、小さい方の基底部が排出開口部（３）側に面し、前記円錐台の大きい方の基底部の直径に対する前記ディスクの直径の割合が１：（０、８−１）であるか、もしくは、円錐台とこれに並んで接合されたディスクの形状を有する場合に、ディスクの一方の基底部が円錐台の大きい基底部に接続されて供給開口部（２）側に面し、ディスクの他方の基底部が排出開口部（３）側に面し、ディスクの直径に対する円錐台の大きな方の基底部の直径の割合が１：（０、８―１）であり、そして、粉砕部材には環状クリアランス（９）が設けられ、このクリアランスの狭い断面の幅は０、２―１０ｍｍに等しく、また、
前記圧縮チャンバ（４）ケーシング並びに／もしくは圧縮ユニットを冷却するための手段（１２）を冷却するための手段を付加的に具備していることを特徴とする装置。
前記圧縮ユニットはピストン（１５）として設計され、往復運動の可能性を有するように設けられていることを特徴とする請求項４の装置。
前記圧縮ユニットは押圧スクリュー（６）の形状に設計されて回転可能に設けられ、このスクリューの表面に、螺旋形の溝部（７）が与えられ、これら溝部の深度は排出開口部（３）に向って減じられていることを特徴とする請求項４の装置。
前記絞り弁（１０）の高さに対する押圧スクリュー（６）の長さの割合は１：（０、０３−０、３）に等しいことを特徴とする、請求項６の装置。
前記絞り弁（１０）は、押圧スクリュー（６）と共にもしくは夫々独立して回転可能なように設けられていることを特徴とする、請求項６の装置。
前記円錐台の側面に、長手方向並びに／もしくは螺旋形の溝部が与えられて、供給開口部（２）から排出開口部（３）へ向かう材料の移動を容易にし、並びに／もしくは、螺旋形の溝部は、排出開口部（３）から供給開口部（２）へ向かう材料の移動を容易にすることを特徴とする、請求項４の装置。
前記供給開口部（２）側に面するディスクの基底部には径方向の溝部並びに／もしくは螺旋形の溝部が与えられて、供給開口部（２）から排出開口部（３）に向かう材料の移動を容易にし、並びに／もしくは、螺旋形の溝部が、排出開口部（３）から供給開口部（２）に向かう材料の移動を容易にすることを特徴とする、請求項４の装置。
前記ディスクは１基底部で円錐台の大きい方の基底部に接続され、供給開口部（２）側に面する他基底部には径方向の溝部並びに／もしくは螺旋形の溝部が与えられて、供給開口部（２）から排出開口部（３）へ向かう材料の移動を容易にし、並びに／もしくは、螺旋形の溝部が排出開口部（３）から供給開口部（２）へ向かう材料の移動を容易にすることを特徴とする、請求項４の装置。
前記圧縮チャンバ（４）のケーシングを冷却するための手段と、粉砕チャンバ（５）のケーシングを冷却するための手段とは、これらがケーシングを冷却するための手段（１３）として共働可能なように設計されていることを特徴とする、請求項４の装置。
供給開口部（２）と排出開口部（３）とを備えた円筒形ケーシング（１）を具備し、このケーシング内に、圧縮チャンバ（４）と粉砕チャンバ（５）とが一直線上に並んで設けられ、圧縮チャンバ（４）内に押圧スクリュー（６）が回転可能に配置され、かつ表面に螺旋形の溝部（７）を与えられ、この溝部の深度は排出開口部（３）に向かって減じられ、粉砕開口部内に粉砕部材（５）が同軸的に設けられ、対向する表面に対して環状クリアランス（９）を形成し、また、
粉砕チャンバ（５）ケーシングを冷却するための手段を具備している、高分子材料から粉末を作るための装置において、
前記粉砕部材は粉砕チャンバ（５）ケーシングの内面の円形突出部の形状を有する絞り弁（１６）として設計され、粉砕チャンバ（５）内に配置された回転シャフト（１４）の表面に対して環状クリアランス（９）を形成しており、回転シャフト（１４）は、押圧スクリュー（６）と一直線上に設けられてこれに接続され、環状クリアランス（９）の狭い断面の幅は０、２−１０ｍｍに等しく、また、
前記圧縮チャンバ（１４）内のケーシングを冷却するための手段並びに／もしくは押圧スクリューを冷却するための手段（１２）を付加的に具備していることを特徴とする装置。
前記粉砕チャンバ（５）の内径に対する円形突出部の幅の割合が、（０、０３−２）：１に等しいことを特徴とする、請求項１３の装置。
前記押圧スクリュー（６）の長さに対する円形突出部の幅の割合が、（０、０３―０、３）：１に等しいことを特徴とする、請求項１３の装置。
円形突出部が、矩形もしくは台形形状に設計されていることを特徴とする、請求項１３の装置。
押圧スクリュー（６）の直径に対する回転シャフト（１４）の直径の割合は、（０、６−０、９８）：１に等しいことを特徴とする、請求項１３の装置。
前記粉砕チャンバ（５）に面する押圧スクリュー（６）の端部と粉砕チャンバ（５）内の円形突出部との間の距離は、回転シャフト（１４）の直径の（０、００４―０、８）に等しいことを特徴とする、請求項１３の装置。
前記回転シャフト（１４）には冷却手段（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１３の装置。
前記圧縮チャンバ（４）のケーシングを冷却するための手段と粉砕チャンバのケーシングを冷却するための手段とは、ケーシングを冷却するための手段（１３）としてこれらが共働可能なように設計されていることを特徴とする、請求項４の装置。