JP2024520864A - 押出機ミキサ、押出機混合用区分、押出機システムおよびポリマを混合するためのそれらの使用 - Google Patents

Abstract

押出機ミキサおよび押出機ミキサ区分が提供されている。押出機ミキサ区分は、ポンプにより分離されフライト部分により拘束されている入口チャネルおよび出口チャネルおよび中間チャネルを含む。同じく提供されるのは、押出機ミキサ区分でポリマを混合する方法である。押出機ミキサ区分を用いた押出機システムも同様に提供されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、全ての目的のために内容全体が参照により本明細書中に組込まれている２０２１年６月１１日出願の米国仮特許出願第６３／２０９，５９１号に対する優先権の利益を主張するものである。

本発明は、押出機、押出機ミキサ区分およびポリマを混合するためのそれらの使用に関する。

特許文献１（米国特許第６，９６２，４３１Ｂ１号明細書）は、スクリュ軸に対して一定の角度で後続チャネルに対し供給する第１の交差軸ポンプに連結された入口チャネルを有する細長いスクリュを利用してプラスチック材料を混合するための押出機ミキサおよび方法において、後続チャネルが少なくとも１つの後続交差軸ポンプに連結されたさらなる入口チャネルとなり、交差軸ポンプが少なくとも１つの側面でフライトによって境界されている押出機ミキサおよび方法を開示している。

米国特許第６，９６２，４３１Ｂ１号明細書

混合用の押出機ミキサおよび方法におけるこのような先行する改善にもかかわらず、性能、押出物の特性および使用効率のうちの少なくとも１つの観点から見たさらなる改善に対するニーズがなおも存在する。

細長い回転可能なスクリュの中心軸を中心にして位置付けされた押出機ミキサが提供されている。該押出機ミキサは、細長い回転可能なスクリュの上流側端部１０と下流側端部の間の少なくとも１つの混合用区分を含む。少なくとも１つの混合用区分の各々は：
細長い回転可能なスクリュの中心軸に対して角度の付いた方向に配向された入口チャネルであって、上流側開口部、下流側端部および下流側側面を有する入口チャネルと、
入口チャネルから円周方向に離隔され入口チャネルの方向に沿って配向された中間チャネルであって、上流側側面、下流側端部および下流側側面を有する中間チャネルと、
中間チャネルから円周方向に離隔され入口チャネルの方向に沿って配向された出口チャネルであって、上流側側面、下流側側面および下流側開口部を有する出口チャネルと、
入口チャネルの下流側側面と中間チャネルの上流側側面の間に間置された第１のポンプと、
中間チャネルの下流側側面と出口チャネルの上流側の間に間置された第２のポンプと、
出口チャネルに沿って位置付けされた下流側フライト部分と、
を有する。

入口チャネル、中間チャネル、出口チャネル、第１のポンプ、第２のポンプおよび下流側フライト部分は、以下のように配設されている。入口チャネルは、第１のポンプによって下流側側面で拘束されている。第１のポンプは、上流側側面で入口チャネルによって拘束され、下流側側面で中間チャネルによって拘束されている。中間チャネルは、上流側側面で第１のポンプによって拘束され、下流側側面で第２のポンプによって拘束されている。第２のポンプは、上流側側面で中間チャネルによって拘束され、下流側側面で出口チャネルによって拘束されている。出口チャネルは、下流側端部で開放し、下流側側面で下流側フライト部分によって拘束され、上流側側面で第２のポンプによって拘束される。下流側フライト部分の高さは、細長い回転可能なスクリュの中心軸から半径方向外向きの方向で第１のポンプおよび第２のポンプの高さよりも大きい。

中心軸に沿って延在するボアを有する押出機バレルを有する押出機システム内で少なくとも１つのポリマを混合するための方法が提供されている。該方法は、以下のステップを含む。

第１に、ポリマフィーダ３８から押出機バレルのボア内に少なくとも１つのポリマを供給するステップ。それから、押出機バレルのボア内部に延在する押出機スクリュを押出機バレルの中心軸を中心として回転させるステップ。次に、入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュの中心軸に対して角度の付いた方向で押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内に少なくとも１つのポリマを流動させることによって押出機バレルのボア内に供給された少なくとも１つのポリマを混合するステップ。その後、第１のポンプを用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面まで少なくとも１つのポリマを圧送するステップ。次に、中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面まで少なくとも１つのポリマを流動させるステップ。それから、第２のポンプを用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面まで少なくとも１つのポリマを圧送するステップ。その後、出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部まで少なくとも１つのポリマを流動させるステップ。それから、下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導して、少なくとも１つのポリマの押出された混合物を製造するステップ。

中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システム５０００内で吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法が提供される。該方法は、以下のステップを含む。第１に湿潤吸湿性ポリマを乾燥して乾燥吸湿性ポリマを製造するステップ。それから、ポリマフィーダから押出機バレルのボア内に乾燥吸湿性ポリマを供給するステップ。次に、押出機バレルの中心軸を中心として押出機バレルのボア内部に延在する押出機スクリュを回転させるステップ。それから、第１に入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュの中心軸に対して角度の付いた方向で押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内にポリマを流動させることによって、押出機バレルのボア内に供給された乾燥吸湿性ポリマを混合するステップ。その後、第１のポンプを用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面までポリマを圧送するステップ。それから、中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面までポリマを流動させるステップ。次に、第２のポンプを用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面までポリマを圧送するステップ。その後、出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部までポリマを流動させるステップ。それから、下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿ってポリマを誘導するステップ。こうして押出ポリマの吸水率が乾燥吸湿性ポリマの吸水率より低くなるような形で、乾燥吸湿性ポリマと比べて削減された吸湿特性を有する押出ポリマを製造するステップ。

同様に、中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システムを用いて吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法も提供されている。該方法は、以下のステップを含む。第１に、ポリマフィーダから押出機バレルのボア内に湿潤吸湿性ポリマを供給するステップ。次に、押出機バレルのボア内部に延在する押出機スクリュを押出機バレルの中心軸を中心として回転させるステップ。それから、以下のステップを行うことによって、押出機バレルのボア内に供給された湿潤吸湿性ポリマを混合するステップ。第１に、入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュの中心軸に対して角度の付いた方向で押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内にポリマを流動させるステップ。次に、第１のポンプを用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面までポリマを圧送するステップ。それから、中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面までポリマを流動させるステップ。その後、第２のポンプを用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面までポリマを圧送するステップ。それから、出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部までポリマを流動させるステップ。その後、下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿ってポリマを誘導し、こうして実質的に無気泡のポリマの押出物を製造し、かつ押出加工に先行する吸湿性ポリマの乾燥を不要にするステップ。

図１Ａは、本発明の一実施形態の側面図、断面図およびその１区分の側面図を示す。 図１Ｂは、本発明の一実施形態の側面図、断面図およびその１区分の側面図を示す。 図１Ｃは、本発明の一実施形態の側面図、断面図およびその１区分の側面図を示す。 図１Ｄは、本発明の一実施形態の側面図、断面図およびその１区分の側面図を示す。 図１Ｅは、本発明の一実施形態の側面図、断面図およびその１区分の側面図を示す。 図１Ｆは、本発明の一実施形態の側面図、断面図およびその１区分の側面図を示す。 図２は、本発明の別の実施形態の側面図を示す。 図３Ａは、本発明の別の実施形態の側面図および断面図を示す。 図３Ｂは、本発明の別の実施形態の側面図および断面図を示す。 図３Ｃは、本発明の別の実施形態の側面図および断面図を示す。 図４は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図５は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図６Ａは、本発明の一実施形態の、その動作を例示する側面図および断面図を示す。 図６Ｂは、本発明の一実施形態の、その動作を例示する側面図および断面図を示す。 図７は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図８は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図９は、本発明の一実施形態の断面図を示す。 図１０は、本発明の一実施形態の側面断面図を示す。 図１１は、本発明の一実施形態の側面断面図を示す。 図１２は、本発明の一実施形態の側面断面図を示す。 図１３は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図１４は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図１５は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図１６は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図１７は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する図を示す。 図１８は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図１９は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図２０は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図２１は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図２２は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図２３は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図２４は、本発明の一実施形態の、その動作を例示する断面図を示す。 図２５は、本発明の一実施形態に係るポリマの混合方法を示す流れ図である。 図２６は、本発明の一実施形態に係るポリマの吸湿特性を変化させる方法を示す流れ図である。 図２７は、本発明の一実施形態に係る吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法を示す流れ図である。 図２８は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図２９は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３０は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３１は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３２は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３３は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３４は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３５は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３６は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３７は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３８は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図３９は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図４０は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。 図４１は、実施例中および比較例中で得られる結果を示す写真である。

本発明は、特定の実施形態に関連して本明細書中で例示され説明されているものの、本発明は示された詳細に限定されるように意図されていない。むしろ、クレームの等価物の範囲内で、かつ本発明から逸脱することなく、詳細にさまざまな修正を加えることができる。

共回転するツインスクリュを有するツインスクリュ押出機は、総流動のわずかな割合しか存在しない２つのスクリュの交差点において伸長混合を提供する。ツインスクリュはいくつかの利用分野においては受容可能な代替案であるものの、いくつかのツインスクリュは、均一に充分混合されたポリマを得るという点において多くの欠陥を有する。

例えば、ツインスクリュ押出機は、同じ混合を何回も反復しないことから、非常に無秩序のミキサである可能性がある。さらに、ツインスクリュ押出機内でのポリマの混合における望ましい延伸は、２基のスクリュの交差点に位置設定された押出機内のポリマの総質量のわずかな割合に制限される可能性がある。この量は、スクリュが交差する度毎に質量の５％以下という僅かなものでしかない可能性がある。したがって、ポリマの全質量の混合をツインスクリュ押出機内で達成できない場合がある。

たとえ材料の全量がツインスクリュ押出機内で延伸されるとしても、一部の材料が他の材料よりも多く延伸させられる可能性もある。したがって、２つのスクリュの交差点における延伸は、非常に不均等であるかもしれない。例えば、噛合するスクリュの小さい方の根元部に向かって貫入するオーバーフライト領域の速度差は、かなり大きい場合がある。同様に、交差点は、ポリマの流動を一次元でしか延伸させない。このことは、平面方向でおよび平面外方向で不適切に混合し得ることから、本来可能である程には混合にとって効果的でない可能性がある。

本発明の例示的実施形態によると、１つの押出機ミキサ区分は、混合中にポリマに対し不当な熱および過剰のせん断を加えずに、３次元でより均一かつ極めて小規模な混合を提供することができる。発明者は意外にも、本明細書中で開示されている押出機ミキサ区分を有するシングルスクリュが、混合中の可塑化された流動性材料（例えばポリマ）に対する望ましくない過熱および高せん断履歴を回避しながら、３次元で大規模、小規模の両方での極めて均一な混合を提供する能力を有する、ということを発見した。

器具
全体として各図を参照すると、本発明は押出機ミキサ、押出機ミキサ区分および押出機システムを提供する。本明細書中で使用される「ミキサ区分」および「ミキサ要素」なる用語は、互換的である。

細長い回転可能なスクリュ１００、２００の中心軸１１を中心として位置付けされた押出機ミキサが提供されている。押出機ミキサは、細長い回転可能なスクリュ１００の上流側端部１０と下流側端部１２の間に少なくとも１つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１を含む。少なくとも１つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１の各々は：
細長い回転可能なスクリュ１００の中心軸と１１の関係において角度の付いた方向に配向された入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３であって、上流側開口部、下流側端部および下流側側面を有する入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３と、
入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３から円周方向に離隔され入口チャネルの方向に沿って配向された中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３であって、上流側側面、下流側端部および下流側側面を有する中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３と、
中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３から円周方向に離隔され入口チャネルの方向に沿って配向された出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３であって、上流側側面、下流側側面および下流側開口部を有する出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３と、
入口チャネルの下流側側面と中間チャネルの上流側側面の間に間置された第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３と、
中間チャネルの下流側側面と出口チャネルの上流側の間に間置された第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３と、
出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３に沿って位置付けされた下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３と、
を有する。

入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３、中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３、出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３、第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３、第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３および下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３は、以下のように配設されている。入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３は、第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３によって下流側側面で拘束される。第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３は、上流側側面で入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３によって拘束され、下流側側面で中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３によって拘束される。中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３は、上流側側面で第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３によって拘束され、下流側側面で第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３によって拘束される。第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３は、上流側側面で中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３によって拘束され、下流側側面で出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３によって拘束される。出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３は、下流側端部で開放し、下流側側面で下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３によって拘束され、上流側側面で第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３によって拘束されている。下流側フライト部分の高さが、細長い回転可能なスクリュの中心軸から半径方向外向きの方向で第１のポンプおよび第２のポンプの高さよりも大きい。

押出機ミキサはさらに、下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３を含んでいてよい。横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３は、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部を終結するように位置付けされていてよい。入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３は、下流側端部で横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３によって拘束されていてよい。第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３は、下流側端部で横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３によって拘束されていてよい。中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３は、下流側端部で横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３によって拘束されていてよい。第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３は、下流側端部で横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３によって拘束されていてよい。下流側フライト部分および横断方向フライト部分の高さは、細長い回転可能なスクリュの中心軸から半径方向外向き方向で、第１のポンプおよび第２のポンプの高さよりも大きい。

押出機ミキサは、少なくとも２つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１を含んでいてよく、少なくとも２つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１のうちの一方は、上流側混合用区分であり、混合用区分のうちの他方は、下流側混合用区分である。上流側混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１の出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３の下流側開口部は、下流側混合用区分の入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の上流側開口部と流動連通状態にある。

入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の方向は、細長い回転可能なスクリュ１００、２００の中心軸１１に対して３０～６０度の角度で配向されていてよい。入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の方向は、細長い回転可能なスクリュ１００、２００の中心軸に対して４０～５０度の角度で配向されていてよい。第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３は、入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の方向に対して３０～６０度の角度で配設されていてよい。

押出機ミキサはさらに、出口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３内に位置設定された流体挿入アパーチャ３０をさらに含み得る。流体挿入アパーチャ３０は、細長い回転可能なスクリュ１００、２００内部で流体送出通路３２と流体連結状態となるように構成され配設されていてよい。

同様に、押出機ミキサ１００１、１００２、１００３、４００、４０１を含む押出機スクリュ１００、２００も提供される。押出機スクリュ１００、２００は、少なくとも１つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１の上流側にフライト付き区分２０２をさらに含んでいてよい。フライト付き区分２０２は、少なくとも１つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１の入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御するように構成され配設されていてよい。押出機スクリュ１００、２００はさらに、少なくとも２つの混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１のうちの上流側混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１と下流側混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１との間にフライト付き区分２０２をさらに含んでいてよい。フライト付き区分２０２は、下流側混合用区分１００１、１００２、１００３、４００、４０１の入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御するように構成され配設されていてよい。

押出機システム５０００が提供される。押出機システム５０００は、中心軸１１に沿って延在するボア３６を有する押出機バレル３４を含む。押出機システムは同様に、押出機バレル３４と結び付けられたポリマフィーダ３８も含んでおり、ポリマフィーダ３８は、押出機バレル３４のボア３６内にポリマを供給するように構成されている。押出機システム５０００は、押出機バレル３４のボア内部に延在し、押出機バレル３４の中心軸１１を中心として回転するように組付けられた細長い回転可能なスクリュ１００、２００を含む。少なくとも１つの押出機ミキサ１００１、１００２、１００３、４００、４０１が、細長い回転可能なスクリュ１００、２００上に具備され、押出機バレル３４のボア３６内に供給されたポリマを混合するように構成されている。

ここで、例示を目的として図中に示された具体的実施形態を参照して、押出機ミキサ、押出機ミキサおよび押出機システムの例示的実施形態の詳細について説明する。当該技術分野において公知のように、発明力ある押出機ミキサ区分を、本明細書において従来通り、あたかもバレルが静止したスクリュの周りを移動し平板モデルを使用しているかのように説明することができる。

図１Ａは、細長い回転可能な押出機スクリュ１００の側面図を示しており、この押出機スクリュ１００は、細長い回転可能なスクリュ１００の中心軸を中心として位置付けされた３つの第１の実施形態の押出機ミキサ区分１００１および４つの第２の実施形態の押出機ミキサ区分１００２を含む。細長い回転可能なスクリュ１００は、１つ以上のこのような押出機ミキサ区分１００１、１００２を含んでいてよい。２つ以上のこのような押出機ミキサ区分が存在する場合、それらは、同じであっても異なるものであってもよい。それらは、図１Ａに示されているように、押出機スクリュ１００に沿って互いに直接隣接していてよく、あるいは、フライト付き区分によって分離されていてもよい。これらのフライト付き区分は、望まれる場合に飢餓供給であり得るような形で押出機混合用区分への流動を制限するようにように構成され配設されてよい。例えば、フライト付き区分は、幅広のフライトおよび浅いチャネルを有していてよい。

押出機ミキサ区分１００１または１００２の各々は、概して類似であるが、図１に示されているように異なるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）を有していてよい。例えば、押出機ミキサ区分１００１、１００２は、０．２５、０．５０、０．７５、１、１．２５、１．５、１．７５、２、２．２５、２．５、２．７、３、３．２５、３．５、３．７５、４、４．２５、４．５、４．７５、５、５．２５、５．５、５．７５または６のアスペクト比を有していてよいが、より低いおよびより高いアスペクト比も企図することができる。ミキサ区分１０００、１００１のアスペクト比は、特に制限されないが、０．２５～６、１～４、または２～３の範囲内であってよい。アスペクト比は、スクリュ１００に沿った各々の押出機ミキサ１００１、１００２の長さＬをスクリュ１００の公称直径Ｄで除したものとして定義される。押出機ミキサ１００１の場合、これらの長さは各々５インチ（１２．７ｃｍ）であり、スクリュは１インチ（２．５４ｃｍ）の公称直径を有し、したがって、押出機ミキサ区分１００１のＬ／Ｄは５である。同様にして、押出機ミキサ区分１００２は、長さが約２．７インチ（７ｃｍ）であり、したがって約２．７のＬ／Ｄアスペクト比を有する。

図１Ａにおいて、スクリュ１００の供給区分１０は図の左側に、スクリュ端部１２は図の右側に示されている。したがって、回転可能なスクリュ１００が回転するにつれて、可塑化された流動性材料が押出機を通ってスクリュ１００の供給区分１０からその端部１２まで流動する。したがって、参考として、本明細書全体を通して、「上流側」はスクリュ端部１２よりは比較的供給区分１０に近く、「下流側」は、供給区分１０よりもスクリュ端部１２に比較的近い。出口チャネル１６０１、１６０２は、直ぐ下流側の混合用区分の入口チャネル１４０１、１４０２内へと供給するということが、図１Ａを見ると分かる。

一実施形態によると、押出機スクリュ１００は、第１の混合用区分の直ぐ上流側にバリア区分を含み得る。当該技術分野において公知であるように、バリアスクリュまたはスクリュのバリア区分は、当該技術分野において公知の通り、補助またはバリアフライトを含んでいてよい。バリアフライトは、「固体チャネル」および「溶融チャネル」を効果的に分離する。固体チャネルは、上流側供給区分に対し開放しており、一方溶融チャネルは、第１の混合用区分の上流側に開放している。固体チャネルの深さは、スクリュの長さに沿って減少する一方で、溶融チャネルの深さは増大する。固体床がフィードスクリュの長さに沿って溶融するにつれて、溶融したポリマは、バリアフライト上を狭いクリアランスを通って溶融チャネル内へと流動する。バリアクリアランスは、未溶融のペレットが溶融チャネル内に流入するのを防ぐ。したがって、第１の混合用区分には、溶融ポリマが供給されることになる。

図１Ｂ、１Ｃ、１Ｄおよび１Ｅは、それぞれラインＡ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－ＣおよびＤ－Ｄに沿って切り取った押出機ミキサ１０００および１００２の断面図を示す。これらの断面図を見れば分かるように、入口チャネル１４０１、１４０２および出口チャネル１６０１、１６０２に加えて、フライトおよび１つ以上の中間チャネル１８０１、１８０２が間に存在する。

図１Ａを見れば分かるように、各々の混合用区分１００１、１００２は、それぞれの入口チャネル１４０１、１４０２および出口チャネル１６０１、１６０２を有する。これらは類似の形で配設されており、したがって、簡潔さのためそして理解を容易にするため、以下の論述は、混合用区分１００１のみに向けられる。当業者であれば、第２の実施形態の混合用区分１００２といった他の混合用区分が類似の形で配設されており、例えば混合用区分内のチャネルのサイズおよび／またはＬ／Ｄなどのいくつかの詳細のみが異なり、配設や機能性は例示的押出機ミキサ区分１００１について全体を通して説明されている通りである、ということを理解するものである。図１Ｆは、スクリュ軸に直交して配設されているブリスタ１７０２の形をした真空シールを示す押出機ミキサ区分１００１の例示的実施形態を示している。ブリスタ１７０２は、下流側で入口チャネル１４０１と出口チャネル１６０１を橋渡しする。ブリスタ１７０２は、溶融ポリマが入口チャネル１４０１から出口チャネル１６０１までブリスタ上を通過するように、押出機バレルに対し小さいクリアランスを有する。したがって、溶融ポリマは、真空シールを提供する。ブリスタ１７０２は、押出機バレルに対して、例えば０．０１～０．０６インチ（０．２５４ｃｍ～０．１５２４ｃｍ）のクリアランスを有していてよい。クリアランスは、０．０２～０．０５インチ（０．０５０８ｃｍ～０．１２７ｃｍ）または０．０３～０．０４インチ（０．０７６２ｃｍ～０．１０１６ｃｍ）であってよい。当業者であれば、ブリスタ１７０２から押出機バレルまでのクリアランスがスクリュサイズに応じて変動してよいということを認識するものである。一実施形態によると、ブリスタ１７０２は、単に通気シールとしてではなくむしろ溶融を促すものとして入口チャネル内に設置されてよい。

図２は、押出機ミキサ区分１００１、１００２を示す細長い回転可能なスクリュ１００の別の表現である。細長い回転可能な押出機スクリュ１００上の第１の実施形態の押出機ミキサ区分１００１だけを見ると、入口チャネル１４０１に加えて、入口チャネル１８０１、入口チャネル１４０１の下流側側面と中間チャネル２００１の上流側側面の間に間置された第１のポンプ２００１が存在することが分かるかもしれない。同様に、中間チャネル１４０１の下流側側面と出口チャネル１６０１の上流側側面の間に間置された第２のポンプ２２０１も存在する。出口チャネル１６０１に沿って下流側フライト部分２４０１が位置付けされ、下流側フライト部分２４０１に対して横断方向に任意の横断方向フライト部分２６０１が配向されている。存在する場合、横断方向フライト部分２６０１は、入口チャネル１４０１および中間チャネル２００１の下流側端部を終結させるように位置付けされてよい。

図３Ａは、細長い回転可能な押出機スクリュ２００の別の実施形態を例示する。この実施形態２００では、Ｌ／Ｄが３である８つの押出機ミキサ区分１００３とＬ／Ｄが５である１つの押出機ミキサ区分１００１が存在する。細長い回転可能な押出機スクリュ２００のこの実施形態は同様に、第１の混合用区分１００３の上流側に、フライト付き区分２０２を含んでいる。フライト付き区分２０２の目的は、混合用区分１００３の入口チャネル１４０３の上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御することにある。

図１、２および３を見れば分かるように、入口および出口チャネル１４０１、１４０２および１６０１、１６０２ならびに中間チャネル１８０１および１８０１は、細長い回転可能なスクリュ１００、２００、３００の中心軸１１に対して角度が付いている。この角度は、細長い回転可能なスクリュ１００、２００、３００の中心軸１１に対して５～８５度または２０～７０度、または３０～６０度または４０～５０度であってよい。例えば、図１、２および３中で例示されている角度は、約４５度である。中間チャネル１８０１、１８０２は、概して、入口チャネル１４０１、１４０２に対して平行であってよく、あるいは以下で説明するように非平行的に配設されてよい。

図３Ｂおよび３Ｃは、それぞれ押出機混合用区分１００３および１００１の断面図である。これらの断面図は、第１のポンプ２００１、２００３および第２のポンプ２２０１、２２０３がどのように、下流側フライト部分２４０１、２４０３および任意の横断方向フライト部分２６０１（断面図では示さず）の高さより低い高さを有するかを示している。このことはすなわち、押出機バレル（図示せず）と下流側フライト部分２４０１、２４０３および任意の横断方向フライト部分２６０１の間のクリアランスが、押出機バレルと第１のポンプ２００１、２００３および第２のポンプ２２０１、２２０３の間のクリアランスよりも小さいことを意味している。第１のポンプ２００１、２００３および第２のポンプ２２０１、２２０３のための好適なクリアランスは、スクリュおよび押出機混合用区分の正確な幾何形状によって左右されるが、例えば０．０３インチ～１．０インチ（０．０７６２～２．５４ｃｍ）、０．０４～０．８インチ（０．１０１６～２．０３２ｃｍ）、または０．０３～０．５インチ（０．０７６２～１．２７ｃｍ）で変動してよい。スクリュの公称直径に応じて、クリアランスを変更することができる。

図４は、２つの例示的押出機ミキサ区分４００および４０１の「アンラップ」図を示す。この図では、押出機ミキサ区分が図に記されているような軸方向のＸ方向でアンラップされていることを理解すべきである。押出機区分４００は、押出機ミキサ区分４０１の上流側にある。図４において、可塑化された流動性材料の流動は図の右から左へ進むものと理解されるべきであり、方向Ｘによって表わされている。したがって、「上流側」および「下流側」は、右から左へのバルク流方向を意味する。流動は同様に、本発明の押出機混合用区分を通って軸方向に移動するが、これについては、後でさらに詳しく説明する。したがって、各々のミキサ区分４００および４０１において、フライト部分、チャネルおよびポンプは以下の通りに配設されることが分かる。

入口チャネル１４は、下流側端部で任意の横断方向フライト部分２６によって、そして下流側側面で第１のポンプ２０によって拘束されてよい。第１のポンプ２０は、上流側側面で入口チャネル１４によって、下流側側面で中間チャネル１８によって、そして下流側端部で、存在する場合、任意の横断方向フライト部分２６によって拘束されてよい。中間チャネル１８は、上流側側面で第１のポンプ２０によって、下流側側面で第２のポンプ２２によって、そして下流側端部で任意の横断方向フライト部分２６によって拘束されてよい。第２のポンプ２２は、上流側側面で中間チャネル１８によって、下流側側面で出口チャネル１６によって、下流側端部で任意の横断方向フライト部分２６によって拘束されてよい。出口チャネル１６は、下流側端部で開放し、下流側側面で下流側フライト部分２４によって、上流側側面で第２のポンプ２２によって拘束されてよい。したがって、存在する場合には、横断方向フライト部分２６は、下流側フライト部分２４に対して横断方向に配向されているように見えてよく、したがって、任意の横断方向フライト部分２６は、入口チャネル１４および中間チャネル１８の下流側端部を終結するように位置付けされてよい。図４には示されていないものの、下流側フライト部分２４および横断方向フライト部分２６の高さは、細長い回転可能なスクリュの中心軸から半径方向外向きの方向で第１のポンプ２０および第２のポンプ２２の高さよりも大きい。

図４は、上流側混合用区分４００の出口チャネル１６の下流側開口部が下流側混合用区分４０１の入口チャネル１４の上流側開口部と流動連通状態にあることを示している。図４中の太い破線矢印は、可塑化された流動性材料の流動が図の右側で上流側押出機混合用区分４００の入口チャネル１４にどのように入るかを示している。入口チャネル１４の下流側端部は、横断方向フライト部分２６（存在する場合）によって遮断されていることから、可塑化された流動性材料は、第１のポンプ２０を横断して中間チャネル１８内に流入する。スクリュ（または、通常の慣例によるとバレル）の抗力のため、可塑化された流動性材料は、たとえ横断方向フライト部分が存在しない場合であっても、ポンプ２０を横断して引きずられることになる。中間チャネル１８は同様に、その下流側端部で横断方向フライト部分２６（存在する場合）によって遮断されている。したがって、可塑化された流動性材料は、抗力に起因して第２のポンプ２２上で出口チャネル１６内へと流動する。混合用区分４００の出口チャネルの下流側端部は、下流側混合用区分４０１の入口チャネル１４の上流側端部と流動性連通状態にある。したがって、可塑化された流動性材料は、下流側混合用区分４０１の入口チャネル１４内に流入し、下流側混合用区分４０１を通って流動が反復する。

以上で論述されているものの、図４中でも、入口チャネル１４の方向が細長い回転スクリュ１０の中心軸１１に対して３０～６０度または４０～５０度の角度で配向されていることが分かる。

図５は、図４に類似する本発明の多数の押出機ミキサ区分の配設のアンラップ図を示しており、ここで「上流側」は図５の右側そして下流側は左側であるものと理解される。図５では、各々の上流側混合用区分の出口チャネル１６が、直ぐ下流側の混合用区分の入口チャネル１４になるということが分かる。

図６は、図４に類似する本発明の多数の押出機ミキサ区分の配設のアンラップ図を示しており、ここで「上流側」は図６の右側そして下流側は左側であるものと理解される。図６では、任意の横断方向フライト付き部分が存在しないことが分かる。バレル流は、慣例にしたがって、Ｙ方向に移動する。したがって、可塑化された流動性材料（例えばポリマ）は、わずかなＸ成分を有するものの、大部分がＹ方向に移動する。このため、押出機ミキサ区分４００、４０１、４００１、１００２、１００３は、横断方向フライト部分２６によって拘束された入口および中間チャネル１４、１８の下流側端部を有する必要がない。同様にして、出口チャネルの上流側端部は、横断方向フライト部分２６によって拘束される必要がない。

図６は、任意の横断方向フライト部分２６の無い２つの押出機ミキサ区分の図を示す。第１のポンプのさまざまな幾何形状が可能である。例えば、図７および８に示されているように、第１のポンプ２０を入口チャネル１４に対して一定の角度で配設してよい。第１のポンプ２０は、入口チャネル１４の方向に対して１５～８５の角度で配設されてよい。第１のポンプ２０入口チャネル１４の方向に対して２０～６０または３０～５０または４０～６０の角度で配設されてよく、これによりスクリュ軸に沿って中間チャネル１８の幅の変動が提供される。同様にして、第２のポンプ２２は、出口チャネル１６に対して２０～６０または３０～５０または４０～７０または４０～６０の角度で配設されてよく、これによって、中間チャネル１８の長さに沿った幅の変動が提供される。例えば、幅は、０．０５０から７インチまで（０．１２７ｃｍ～１７．７８ｃｍ）、または０．１５から３インチまで（０．３８１～７．６２ｃｍ）、または０．１２５から０．５インチまで（０．３１７５～１．２７ｃｍ）変動し得る。

図９に示されているように、第１のポンプ２０および／または第２のポンプ２２は同様に、それらの長さに沿って高さも変動し得る。図９に示されているように、第１のポンプ２０または第２のポンプ２２の高さが変動する場合、その下流側端部に向かってより高くなる。したがって、第１のポンプ２０および／または第２のポンプ２２の頂部から押出機バレルまでのクリアランスは、上流側端部よりも下流側端部においてより小さい可能性がある。この変動は、０．０２インチから０．１インチ（０．０２５ｃｍ～０．２５ｃｍ）または０．０４０から０．０８インチ（０．１０１６～０．２０３２ｃｍ）または０．００８から１インチ（０．０２０３２～２．５４ｃｍ）であってよい。

図１０に部分断面図で示されている別の実施形態において、押出機ミキサ４００、４０１は、さらに、出口チャネル１６内に位置設定された流体挿入アパーチャ３０を含み得る。図１０に示されているように、流体挿入アパーチャ３０は、有利には、第２のポンプ２２の下流側縁部または下流側側面に設置されてよい。流体挿入アパーチャ３０は、細長い回転可能なスクリュ内部で流体送出通路３２と流体連結状態になるように構成され配設される。流体挿入アパーチャ３０はスロットである場合がある。第２のポンプ２２の下流側縁部または下流側側面に位置設定されたこのようなアパーチャ３０が２つ以上存在してもよい。図１０を見れば分かるように、下流側フライト部分２４は、第２のポンプ２２に比べて小さいクリアランスを押出機バレル３４に対して有している。追加される流体は、液体であってよく、あるいは気体によって運ばれた流動化粒子であってもよく、あるいは気体であってもよい。

図１１は、混合用区分４００、４０１の断面を示す。この断面図では、第１のポンプ２０および第２のポンプ２２の高さが上流側フライト部分２８よりも低いことが分かる。したがって、上流側フライト部分２８（そして同様に、いずれも図示されていない下流側フライト部分および横断方向フライト部分）の間のクリアランスは、押出機バレル３４に対する第１のポンプ２０および第２のポンプ２２のクリアランスよりも小さい。入口チャネル１４の幅は、中間チャネル１８より広いかまたはこれと同じであってよい。入口チャネル１４と出口チャネル１６の幅は同じであることが望ましい。例えば、入口チャネル１４および出口チャネル１６の幅は、０．０２インチから０．１インチ（０．０２５ｃｍ～０．２５ｃｍ）または０．０４０から０．０８インチ（０．１０１６～０．２０３２ｃｍ）または０．００８から１インチ（０．０６３５～２．５４ｃｍ）であってよい。中間チャネルの幅は、０．０２インチから０．１インチ（０．０２５ｃｍ～０．２５ｃｍ）または０．０４０から０．０８インチ（０．１０１６～０．２０３２ｃｍ）または０．００８から１インチ（０．０６３５～２．５４ｃｍ）であってよい。同様にして、チャネル深さも変動し得る。例えば、入口チャネルおよび出口チャネル１４、１６の深さは、これらのチャネルの最低点から第１のポンプ２０または第２のポンプ２２の頂部まで測定した場合、約０．１８０インチ、または０．１から０．３７５インチ（０．２５４～０．９５２５ｃｍ）であってよい。同様にして、中間チャネル１８の深さは、その最低点から第１のポンプ２０または第２のポンプ２２の頂部まで測定した場合、０．１から０．３７５インチ（０．２５４～０．９５２５ｃｍ）であってよい。ポンプ２０、２２が異なる高さのものである場合、それぞれのチャネルの深さは小さい方の測定値であるものとみなされる。以上の寸法全てについて、寸法は概してスクリュ直径に対応してよく、こうして、より小さいスクリュは、より小さい寸法を有する傾向にあり、それに応じてより大きいスクリュはより大きい寸法を有する傾向にある。

図１２は、その中心軸１１１に沿って延在するボア３６を有する押出機バレル３４を含む押出機システム５０００を示す。押出機バレル３４の中心軸１１１は、回転可能なスクリュ１００の中心軸１１と一致している。押出機システム５０００は、押出機バレル３４と結び付けられたポリマフィーダ３８を含む。図１２に示されているように、ポリマフィーダ３８は、押出機バレル３４の上方またはその隣りにあるかまたは押出機ホッパ４０の上方にあってよく、または押出機バレル３４または押出機ホッパに直接結合されてよい。ポリマフィーダ３８は、押出機バレル３４のボア３６内にポリマを供給するように構成されている。同じく押出機システム５０００内に含まれるのは、押出機バレル３４のボア３６内部で延在する細長い回転可能なスクリュ１００である。スクリュ１００は、押出機バレル３４の中心軸１１１を中心にした回転のために組付けられる。図１２を見れば分かるように、本発明のいずれかの実施形態の１つ以上の押出機ミキサ１００１、１００２、４００、４０１が、細長い回転可能なスクリュ１００上に具備され、押出機バレル３４のボア３６に供給されたポリマを混合するように構成される。押出機システム５０００は、ダイス４２も同様に含んでいてよい。

プロセス
全体として各図を参照すると、本発明は、押出機システム内でポリマを混合する方法、押出機システム内で吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法、および押出機システムを用いて吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法を提供している。本発明は同様に、微粒子、例えば顔料、充填材などをポリマ中に混合する方法も提供している。

図２５は、中心軸１１に沿って延在するボア３６を有する押出機バレル３４を有する押出機システム５０００内で少なくとも１つのポリマを混合するための方法を示す。図２５を見れば分かるように、該方法は以下のステップを含む。

第１に、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に少なくとも１つのポリマを供給するステップ。それから、押出機バレル３４のボア３６内部に延在する押出機スクリュ１００、２００を、押出機バレル３４の中心軸１１を中心として回転させるステップ。次に、入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３の上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュ１００、２００の中心軸１１に対して角度の付いた方向で押出機スクリュ１００、２００の混合用区分４００、４０１、１００１、１００２、１００３の入口チャネル１４、１４０１、１４０２，１４０３内に少なくとも１つのポリマを流動させることによって押出機バレル３４のボア３６内に供給された少なくとも１つのポリマを混合するステップ。その後、第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３を用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３の上流側側面まで少なくとも１つのポリマを圧送するステップ。次に、中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面まで少なくとも１つのポリマを流動させるステップ。それから、第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３を用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３の上流側側面まで少なくとも１つのポリマを圧送するステップ。その後、出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部まで少なくとも１つのポリマを流動させるステップ。それから、下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導して、少なくとも１つのポリマの押出された混合物を製造するステップ。

別の実施形態によると、下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３を用いて出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３に沿って少なくとも１つのポリマを誘導した後、少なくとも１つのポリマを混合するステップは、下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３を用いて、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部からの少なくとも１つのポリマの流動を阻害するステップをさらに含む。

少なくとも１つのポリマを混合するさらなる実施形態によると、ポリマは、少なくとも２つのポリマを含む。該方法は、押出機システム５０００のボア３６内に少なくとも１つの添加剤を供給するステップをさらに含んでいてよい。さらに別の実施形態によると、該方法は、混合用区分４００、４０１、１００１、１００２、１００３を通気するステップをさらに含んでいてよい。

中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システム５０００内で吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法が提供されている。この方法は、図２６に示されている。該方法は、以下のステップを含む。第１に、湿潤吸湿性ポリマを乾燥して乾燥吸湿性ポリマを製造するステップ。それから、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に乾燥吸湿性ポリマを供給するステップ。次に押出機バレル３４の中心軸１１を中心として押出機バレル３４のボア３６内部に延在する押出機スクリュ１００、２００を回転させるステップ。それから、押出機バレル３４のボア３６内に供給された乾燥吸湿性ポリマを、第１に、入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュ１００、２００の中心軸１１に対して角度の付いた方向で押出機スクリュ１００、２００の混合用区分４００、４０１、１００１、１００２、１００３の入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３内にポリマを流動させることによって混合するステップ。その後、第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３を用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネル１８、１８０１、１８０２、１８０３の上流側側面までポリマを圧送するステップ。それから、中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面までポリマを流動させるステップ。次に、第２のポンプ２２、２２０１、２２０３を用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面までポリマを圧送するステップ。その後、出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部までポリマを流動させるステップ。それから、下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３を用いて出口チャネルに沿ってポリマを誘導するステップ。こうして、押出ポリマの吸水率が乾燥吸湿性ポリマの吸水率より低くなるような形で、乾燥吸湿性ポリマと比べて削減された吸湿特性を有する押出ポリマを製造するステップ。

吸湿性ポリマの吸湿特性を削減する別の実施形態によると、下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導した後、下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３を用いて、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部からのポリマの流動を阻害するステップを行うことができる。さらに別の実施形態によると、供給ステップは、押出機ミキサ区分４００、４０１、１００１、１００２、１００３内の７５ｐｓｉ未満の圧力を維持しながら行なうことができる。

図２７は、中心軸１１に沿って延在するボア３６を伴う押出機バレル３４を有する押出機システム５０００を用いて吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法を示す。図２７に示されているように、該方法は、以下のステップを含む。第１に、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に湿潤吸湿性ポリマを供給するステップ。次に、押出機バレル３４の中心軸１１を中心として押出機バレル３４のボア３６内部に延在する押出機スクリュ１００、２００を回転させるステップ。それから、以下のステップを行うことによって、押出機バレル３４のボア３６内に供給された湿潤吸湿性ポリマを混合するステップ：第１に、入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュ１００、２００の中心軸１１に対して角度の付いた方向で押出機スクリュ１００、２００の混合用区分４００、４０１、１００１、１００２、１００３の入口チャネル１４、１４０１、１４０２、１４０３内にポリマを流動させるステップ。次に第１のポンプ２０、２００１、２００２、２００３を用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面までポリマを圧送するステップ。それから、中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面までポリマを流動させるステップ。その後、第２のポンプ２２、２２０１、２２０２、２２０３を用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３の上流側側面までポリマを圧送するステップ。それから、出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部までポリマを流動させるステップ。その後、下流側フライト部分２４、２４０１、２４０２、２４０３を用いて出口チャネルに沿ってポリマを誘導し、こうして実質的に無気泡のポリマの押出物を製造し、かつ押出加工に先行する吸湿性ポリマの乾燥を不要にするステップ。

別の実施形態によると、吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害するための方法は、下流側フライト部分を用いて出口チャネル１６、１６０１、１６０２、１６０３に沿って少なくとも１つのポリマを誘導した後、下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分２６、２６０１、２６０２、２６０３を用いて、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部からのポリマの流動を阻害するステップをさらに含んでいてよい。さらに別の実施形態によると、供給ステップは、押出機ミキサ区分４００、４０１、１００１、１００２、１００３内の７５ｐｓｉ未満の圧力を維持しながら行なわれてよい。

ここで例示を目的として図中に示された具体的実施形態を参照して、押出機システム内のポリマを混合するための方法、押出機システム内の吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法および押出機システムを用いて吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法についてここで説明する。

中心軸１１に沿って延在するボア３６を有する押出機バレル３４を有する押出機システム５０００内で少なくとも１つのポリマを混合するための方法が提供される。該方法は、以下のステップを含む。

少なくとも１つのポリマといった可塑化された流動性材料を、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に供給するステップ。本発明の一実施形態によると、可塑化された流動性材料は、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に飢餓供給されてよい。当該技術分野において理解されているように、飢餓供給は、少なくとも１つのポリマが供給装置３８によって押出機ボア３６内に計量供給される場合に発生する。ホッパ４０（存在する場合）内には全く蓄積が無く、その代り、材料はスクリュ１００上に直接落下し、スクリュ１００のチャネルひいては押出機ミキサのチャネルは部分的にのみ満杯となる。部分的に満杯のチャネルは、優れた混合を達成するために有益であり、したがって、発明力ある押出機ミキサ区分に飢餓供給を行うことは望ましいが、任意である。

行なわれる場合、飢餓供給は、例えば上流側押出機、ポンプ、固体飢餓フィーダを使用してか、または例えば上流側チャネルの容積を削減することによって達成可能である。飢餓供給は同様に、スクリュの回転速度（ＲＰＭ）を調整することによっても達成可能である。押出機ミキサが飢餓供給される場合、圧力は低くなければならず、例えば入口チャネル１４の直ぐ上流側の点において、または第２のポンプ２２の入口近くの点において、すなわち中間チャネル１８の下流側端部においてゼロに近いかゼロまたはゼロ以下にすべきである。当該技術分野において公知のように、この圧力は、スクリュが回転するにつれて変動してよい。

押出機バレル３４の中心軸１１１を中心として押出機バレル３４のボア３６内部に延在する押出機スクリュ１００を回転させるステップ。上述のように、押出機ミキサ区分の飢餓供給を達成する目的で、この回転速度の調整を行なうことができる。

図１３を見れば分かるように、押出機バレル３４のボア３６内に供給される流動性材料（例えば少なくとも１つのポリマ）４２の混合ステップは、入口チャネル１４の上流側開口部から入口チャネル１４の下流側側面まで押出機スクリュ１００の中心軸１１に対して角度の付いた方向で押出機スクリュ１００の混合用区分４００、４０１、１００１、１００２の入口チャネル１４内に少なくとも１つのポリマ４２を流動させることによって発生する。

同様に図１４で断面図として示されているように、少なくとも１つのポリマ４２は、次に、第１のポンプ２０を用いて、入口チャネル１４の下流側側面から中間チャネル１８の上流側側面まで圧送される。いかなる理論による拘束も望むこと無く、この流動は、入口チャネル１４の下流側側面で少なくとも１つのポリマ４２の螺旋流を発生させる可能性がある。この螺旋状であり得る流動は、ポンプ２０を介して中間チャネル１８内に進む。図１４に示されているように、入口チャネル１４は、部分的にのみ満杯である。このことは、螺旋状の混合流の発生を可能にするため望ましい。

入口チャネル１４の部分的充填は、押出機ミキサ区分を任意に飢餓供給することによって達成可能である。別の実施形態によると、押出機ミキサは、飽食供給されてよい。すなわち入口チャネルは満杯であってよい。入口チャネル１４が満杯である（飽食供給）場合、混合ステップはさほど効果的でない可能性がある。この場合、入口チャネル１４の直ぐ上流側に圧力変動が見られることが一般的である。図１５Ａと１５Ｂは、入口チャネル１４の下流側端部および下流側側面から第１のポンプ２０上を中間チャネル１８内へと流動する少なくとも１つのポリマ４２の流動（上向き矢印で表わされている）の別の図を示している。

図１６は、中間チャネル１８の上流側側面から中間チャネル１８の下流側側面まで少なくとも１つのポリマ４２を流動させるステップ、そしてその後第２のポンプ２２を用いて中間チャネル１８の下流側側面から出口チャネル１６の上流側側面までポリマ４２を圧送するステップの断面図を示す。図１６は、出口チャネル１６の上流側側面から出口チャネル１６の下流側開口部まで少なくとも１つのポリマ４２を流動させるステップの図を示す。同様に図１６に示されているのは、下流側フライト部分２４を用いて出口チャネル１６に沿って少なくとも１つのポリマ４２を誘導するステップである。

図１７はさらに、下流側フライト部分２４に対して横断方向に配向された任意の横断方向フライト部分２６を用いて、入口チャネル１４および中間チャネルの下流側端部からのポリマ４２の流動を阻害し、それにより押出ポリマ４２を製造するステップを示す。この方法によると、飢餓供給は、５０～１００ｐｓｉｇ未満の押出機ボア３６内圧力を維持しながら行なうことができる。この圧力は、好ましくは０であるが、スクリュ１００が回転するにつれて、そしてポリマ粘度に応じても、０から５０または１００ｐｓｉｇまで変動してよい。圧力は、入口チャネル１４の上流側である点において測定されるのが望ましい。圧力は同様に、第２のポンプ２２の入口にある点で測定されてもよい。これらの圧力が５０～１００ｐｓｉゲージ未満でない場合、スクリュ１００回転速度を増大させることによってまたはスクリュに対するポリマの供給速度を減少させることによって、飢餓供給を再度確立することができる。

別の実施形態によると、押出機の混合用区分に対して少なくとも２つのポリマを供給することによって少なくとも２つのポリマを混合することができる。さらに別の実施形態によると、押出機ミキサ区分に添加物（流体、液体、微粒子または気体）を供給し、こうして少なくとも１つのポリマを混合することができる。

発明力ある押出機ミキサ要素内への（別の押出機または多くの周知の供給メカニズムからの）固定された入力流動が所与であれば、スクリュ速度の増大により、可塑化された流動性材料がより高い速度で搬送されることになる。供給量は恒常であることから、これにより、入口チャネル１４および出口チャネル１６の充填体積は減少する。スクリュのＲＰＭを上向きに調整することにより、第２のポンプへの入口における圧力は、約ゼロとなり、このとき、可塑化された流動性材料は、図１４に示されているように上流側チャネル１４の壁に制限される。

所与の回転速度においてスクリュの出力は恒常であることから、上流側押出機または供給装置からの供給速度を減少させると、チャネル内の材料の体積は減少することになる。供給体積を下向きに調整することによって、圧力は、それがゼロになり適切に充填されるまで低下する。入口チャネル１４に長さがあることから、チャネル１４の側面に沿った一定の充填（および出力）範囲が可能である。

このとき、発明力ある押出機ミキサ区分は、下流側ポンプ（例えばスクリュまたはギアポンプの計量区分）に材料を搬送して、例えばダイス由来の上流側の抵抗を克服するのに充分な圧力を構築することができる。このようなポンプは、発明力ある押出機ミキサ区分の出力と整合するように製造され配設されてよい。しかしながら、押出機ミキサ区分には一定範囲の出力の能力があることから、押出機ミキサ区分は、あらゆる下流側ポンプの出力と柔軟に整合できる。

同じく提供されているのは、吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法である。「吸湿特性を削減する」とは、空気から水分を吸収するポリマの傾向に対して影響を及ぼしことを意味する。例えば、吸湿特性の改善削減は、本発明によって処理されなかった場合のポリマの吸水傾向（または吸水量）と比べた、空気から水分を吸収するポリマの能力の傾向の削減または、ポリマにより空気から吸収された水分量の削減であり得る。

発明者は、気泡形成が削減された実質的に欠陥の無い部品を製造するために押出加工に先立ち典型的には乾燥を必要とするポリマが、発明力ある押出機ミキサを通って処理される前に乾燥された場合に、気泡形成の削減された実質的に欠陥の無い部品を製造するために、湿潤な条件下での長期保管の後でさえ、後続する処理に先立つ乾燥をもはや必要としない可能性がある、ということを発見した。概して処理の前に乾燥を必要としこのプロセスの恩恵を受けると思われるようなポリマの非限定的な例は、アクリレートおよびそのコポリマ；ポリエチレンテレフタレート；ポリカーボネート；ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトンなど；ポリエーテルイミド；スチレンアクリロニトリル；ポリブチレンテレフタレートポリエステル；ナイロン；ポリフェニレンスルフィド；アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン；ポリ乳酸；二酸化チタン、カーボンブラックまたは一定の着色料などの吸湿性充填材を含有するポリマ；熱可塑性ポリウレタン；およびそのコポリマおよびブレンドである。

中心軸１１１に沿って延在するボア３６を伴う押出機バレル３４を有する押出機システム５０００内で吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するためのこの方法には、以下のステップが含まれる。

第１に、吸湿性ポリマを乾燥させて乾燥吸湿性ポリマを製造するステップ。「乾燥した」とは、湿潤ポリマより低い含水量を達成することを意味する。この乾燥ステップは、当該技術分野において公知通りの特定のポリマについての好適な条件の下で行なわれてよい。非限定的例としては、例えば真空および常温加熱乾燥器が含まれる。典型的には、これらは、乾燥した空気をポリマに提供するために乾燥剤を利用する。

次に、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に乾燥吸湿性ポリマを供給するステップ。本発明の一実施形態によると、ポリマは、押出機バレル３４のボア３６内に飢餓供給されてよい。本発明の一実施形態によると、ポリマは、押出機バレル３４のボア３６内に飽食供給されてもよい。

それから、ポリマ流を生成するため、押出機バレル３４の中心軸１１１を中心にして押出機バレル３４のボア３６内部に延在する押出機スクリュ１００を回転させるステップが発生する。

乾燥吸湿性ポリマの混合ステップは、ポリマが押出機バレル３４のボア３６内に供給されるにつれて、入口チャネル１４の上流側開口部から入口チャネル１４の下流側側面まで押出機スクリュ１００の中心軸１１に対して角度の付いた方向で押出機スクリュ１００の混合用区分４００、４０１、１００１、１００２の入口チャネル１４内にポリマを流動させることによって発生する。

それから、ポリマは、第１のポンプ２０を用いて、入口チャネル１４の下流側側面から中間チャネル１８の上流側側面まで圧送される。

次のステップは、中間チャネル１８の上流側側面から中間チャネル１８の下流側側面までポリマを流動させるステップと、第２のポンプ２２を用いて、中間チャネル１８の下流側側面から出口チャネル１６の上流側側面までポリマを圧送するステップである。

それから、出口チャネル１６の上流側側面から出口チャネル１６の下流側開口部までポリマを流動させ、そこで下流側フライト部分２４を用いて出口チャネル１６に沿ってポリマを誘導するステップ。入口チャネル１４および中間チャネル１８の下流側端部からのポリマの流動は、下流側フライト部分２４に対して横断方向に配向された任意の横断方向フライト部分２６によって阻害されてよい。

この方法は、押出ポリマの吸水率が乾燥吸湿性ポリマの吸水率より低くなるような形で、乾燥吸湿性ポリマと比べて削減された吸湿特性を有する押出ポリマを製造する。こうして、該方法は、２５℃および５０％の相対湿度で３日間以上、ペレット化された形（最大寸法で１／４インチ以下のペレット）または顆粒の形で保管した後で処理された場合に、押出しに先立つ乾燥ステップの必要なく欠陥の無い部品を製造する押出吸湿性ポリマを製造する。

押出機ミキサ区分４００、４０１、１０１、１００２を通るポリマの流動は、混合方法について上述したこの方法の場合と同じである。この方法によると、供給ステップは、押出機ボア３６内の圧力を５０ｐｓｉｇ未満または７５ｐｓｉｇ未満または１００ｐｓｉｇ未満に維持しながら行なってよい。望ましくは、この圧力は、入口チャネル１４の直ぐ上流側の点で測定される。当該技術分野において公知であるように、圧力は、押出し中のポリマの粘度によって変動し得る。この圧力は同様に、スクリュが回転するにつれて変動することになる。

中心軸１１に沿って延在するボア３６を伴う押出機バレル３４を有する押出機システム５０００内で吸湿性ポリマから実質的に気泡の無い（または実質的に欠陥の無い）押出物を製造する方法が提供されている。該方法は、以下のステップを含む。

第１に、ポリマフィーダ３８から押出機バレル３４のボア３６内に湿潤吸湿性ポリマを供給するステップ。それから、押出機バレル３４の中心軸１１１を中心として押出機バレル３４のボア３６内部に延在する押出機スクリュ１００を回転させるステップ。

押出機バレル３４のボア３６内に供給された湿潤吸湿性ポリマの混合ステップは、入口チャネル１４の上流側開口部から入口チャネル１４の下流側側面まで押出機スクリュ１００の中心軸１１に対して角度の付いた方向で押出機スクリュ１００の混合用区分４００、４０１、１００１、１００２の入口チャネル１４内にポリマを流動させることによって発生する。ポリマは、それから、第１のポンプ２０を用いて、入口チャネル１４の下流側側面から中間チャネル１８の上流側側面まで圧送される。ポリマは、それから、中間チャネル１８の上流側側面から中間チャネル１８の下流側側面まで流動する。ポリマは、第２のポンプ２２を用いて、中間チャネル１８の下流側側面から出口チャネル１６の上流側側面まで圧送される。それから、ポリマは、出口チャネル１６の上流側側面から出口チャネル１６の下流側開口部まで流動し、そこでポリマは、下流側フライト部分２４を用いて出口チャネル１６に沿って誘導される。入口チャネル１４および中間チャネル１８の下流側端部からのポリマの流動は、下流側フライト部分２４に対して横断方向に配向された任意の横断方向フライト部分２６を用いて阻害されてよい。

この方法は、こうして実質的に無気泡のポリマの押出物を製造し、かつ押出加工に先行する吸湿性ポリマの乾燥を不要にする。

この方法によると、５０ｐｓｉｇ未満または７５ｐｓｉｇ未満または１００ｐｓｉｇ未満という押出機ボア３６内圧力を維持しながら供給ステップを行なうことができる。

利用分野
当該発明力ある押出機ミキサ区分、および押出機スクリュおよび押出機ミキサ区分を含む押出機システムのための用途の非限定的例は、以下の通りである。

乾燥が不要な吸湿性ポリマを製造するために反応器から出たばかりの吸湿性ポリマをペレット化すること。これらの発明力ある押出機混合用区分、およびそれらを含む押出機システムは、ペレット化用押出機として使用してよく、あるいはこのような押出機に供給するために使用してもよい。

特性改善のためのゲル、添加物、炭素スペック、劣化ポリマおよび結晶など、発明力ある押出機混合用区分を使用することによりその局所濃度を削減させることのできるポリマ包含物または欠陥タイプが数多く存在する。

ポリマは一定の分子量範囲を有することから、発明力ある押出機ミキサ区分は、より低分子量のポリマ鎖を均等に分布させてその局所濃度を低下させこれによりポリマのバルク特性を改善させるために使用することができる。

別の用途は、微粒子状または低粘度添加物、特に吸湿性添加物をポリマ中に混合することにある。このような添加物の非限定的例としては、発泡剤（特に微粒子状発泡剤）、油、充填剤、着色料、可塑化剤および任意の数の目的のための他の微粒子状添加剤、例えばファイバ、ナノファイバ、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、難燃剤、酸化防止剤および他の機能的添加剤がある。別の方法では、ナイロン中にうまく分散しないと思われる充填剤とナイロンを混合することができる。可塑化剤を含むセルロースを好適なポリマ中に混合することも同様に可能である。可塑化剤は、有利にはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）中に取り込むことも有利であり得る。

異種ポリマのブレンド（アロイ）を作製すること。例えば、一部のポリマは、他のポリマとブレンドするのが困難であるが、発明力ある押出機混合用区分の使用により、ブレンドのより完全で均一な混合を提供することが可能である。例えば、ポリスチレンおよびＨＤＰＥを、有利には共にブレンドして好適な複合材を形成することができる。同じ温度で非常に異なる粘度を有するポリマも有利にも、発明力ある押出機ミキサ区分を用いて共にブレンド可能である。

これらの混合用要素は、有用にも、混合を増強するために、シングルスクリュまたはツインスクリュ押出機の後に利用可能である。例えばポリマ反応器内には、典型的に既存のシングルスクリュまたはツインスクリュ押出機が存在する。本発明に係る混合用要素を利用するスクリュを伴う押出機は、これらの既存の押出機の後に設置してよい。

動作理論
何らかの特定の理論に拘束されることを望まないものの、発明者は、本発明の押出機ミキサが以下の説明にしたがって動作し得ると考えている。

図１４に示されているように、入口チャネル１４は、その長さ全体にわたり恒常な深さである。入口チャネル１４に進入する材料は、任意には、例えば供給を制限すること（多くの場合チャネルを飢餓させることと称される）によって、入口チャネル１４の容積未満に制限されてよい。所望される場合、これは、例えば上流側押出機、ポンプ、固体飢餓フィーダまたは例えば上流側チャネルの容積削減などによって容易に達成される。

押出機ミキサ区分のこの部分を制限するかまたは飢餓させることによって、矢印において第１のポンプ２０の側面に沿ってバレル３４により入口チャネル１４を下へ材料が引きずられる。（バレルがスクリュの周りを移動する慣例を用いているという点を思い起こされたい）。材料の流動は同様に、点線によって描かれているように上向きにも引張られており、こうして、延伸して入口チャネル１４の下流側端部に向かってより狭くなる螺旋流が提供される。第１のポンプ２０の矢印の頂部上左側の流動は、このチャネル下方への螺旋流を維持している。流動のコアはチャネルを下へ向かって流動しているという点を認識すべきである。入口チャネルは満杯でないことから、その内部の（ゲージ）圧力はゼロである。

この流動は、「テザー延伸」と考えることができる。流動は、入口チャネル１４の下流側側面に対して移動していないものの、そうでなければ、別の場合には空である入口チャネル１４の内部でバレル３４によって下流側で引張られるにつれて自由に延伸できることから、矢印においてテザーされている。このため結果として、流動の一部は下流側に移動し、一部は回転し薄化し、一部はバレルに沿ってかつ第１のポンプ２０上をｙ方向に沿って移動することになる。螺旋流が入口チャネル１４を下へ移動するにつれて、図１８、１９および２０で異なる充填量が概略的に示されている。最大のテザー延伸は、最小円によって近似される。

図１７は、大きな端部が入口端部にある状態で入口チャネル１４内に長さ方向に置かれて、入口チャネル１４内の材料がどのようにツリテラ貝の貝殻状に整形され得るかを示している。第１のポンプ２０は可塑化された流動性材料を定速で圧送し（第１のポンプ２０のクリアランスが変化しないものと仮定して）、こうして入口チャネルが空になるまで均等に可塑化された流動性材料をドレンすることから、流動は、先細の螺旋となる可能性がある。第１のポンプ２０のクリアランスは入口チャネル１４の流動の頂部にあることから、それは、利用可能な入口チャネルの流動の最外側部分を流出させる。入口チャネル１４流の最内側部分はＸ軸成分を有する。

入口チャネル１４流の回転数は、（第１のポンプ２０の恒常なクリアランスを仮定して）入口流の下流側に比べて上流側の方が（直径差のため）少ないものであり得る。発明力ある押出機ミキサ区分内部のＺ軸回転は、おおよそ以下の通りに計算されてよい。（テザーされた領域における可塑化された流動性材料の摩擦は、以下の論述においては無視されている）。バレル速度は、押出機の内部バレルの外周として考えることができる。バレル直径が１インチ（２．５４ｃｍ）であると仮定すると、長さは一回転あたり３．１４インチ（７．９８ｃｍ）である。流動は、直円錐として近似可能である。入口チャネル１４の上流側端部において、０．１８０インチ（０．４５７２ｃｍ）の深さを仮定すると、入口チャネル１４の外周は０．５６２インチ（１．４２７５ｃｍ）となる。これは一回転あたり約５回の捻転である（３．１４／０．５６２＝５．５；または７．９８／１．４２７５）。最も遠い下流側部分（円錐形螺旋流の尖端部）は、それがバレルまでの第１のポンプ２０のクリアランスであることから、直径０．０４インチ（０．１０１６ｃｍ）となる。したがって、スクリュ一回転あたり（３．１４×０．０４＝０．１２５６および３．１４／０．１２５６＝約２５）、入口チャネル１４の上流側端部と下流側端部の間には約２５倍または約半桁分の回転差が存在し得る。これは、スクリュの１Ｌ／Ｄあたりおおよそ一回転を提供するシングルスクリュ押出機のスクリュの計量供給区分内の従来のチャネル流と対照的である。

入口チャネル１４内の流動の回転螺旋の最外側の材料は、第１のポンプ２０によって除去され、減少するコアは下流側に移動する。入口チャネル１４流の表面は、継続的に新しい材料を露出させる。これにより、以下のような利点が得られる。バレル通気を伴う２段シングルスクリュの場合、フライトの押圧側面に対抗する流動は、流動する材料のコアを露出させない。このことはすなわち、コア内部（すなわちスクリュ根元部近く）に捕捉された気体が容易に漏出できないことを意味する。しかしながら、シングルスクリュ押出機ミキサの入口チャネル１４内部の流動は、恒常的に新しい材料を露出させている。このことはすなわち、気体が容易に漏出でき、通気および脱揮プロセスの機会を提供することを意味している。継続的に拡大を続けている表面に対し材料を容易に加えることができ、その中で材料は継続的に均等に混合でき、こうして上述の通り、押出機の下流側部分において低粘度の液体または細かい微粒子を追加する機会が提供される。

混合には、単純な平面せん断が周知である。図２１は、第１のポンプ２０上の平面流を示す。入口チャネル１４内には圧力が全く存在しないことから、第１のポンプ２０の平面せん断／バレル間隙をせん断加熱および最小温度上昇に向けて最適化することができる。全ての材料は、第１のポンプ２０上を均等に（バレル３４に対する第１のポンプ２０のクリアランスが不変であると仮定して）通過し得る。

せん断速度は、以下のように計算される：
（３．１４ＤＮ）／第１のポンプ２０上のクリアランス（ｓ^－１）

Ｄは、バレル３４の内径であり、Ｎは、毎秒回転数（ＲＰＳ）単位のスクリュ回転速度である。こうして、１２０ＲＰＭ（２ＲＰＳに等しい）で、１インチ（２．５４ｃｍ）のバレル押出機および０．０４インチ（０．１０１６ｃｍ）のクリアランスについて、せん断速度はおおよそ１５７ｓ^－１である。より大きな押出機については、第１のポンプ２０上での過度のせん断速度を回避するため、バレルまでのクリアランスを増大させることができる。

図２２は、第１のポンプ２０上の流動がどのように可塑化された流動性材料をテザーし得るかを示している。バレル３４における材料の速度は、第１のポンプ２０の最上位表面における放出速度よりもはるかに高い。拘束されていないため、バレル３４は第１のポンプ２０におけるテザー表面から離れるように材料を急速に延伸させる。中間チャネル１８上の矢印により示されているように、１つの実験におけるバレル３４に接し中間チャネル１８の上方にある延伸フィルムは、約１ミル（２５ミクロン）であるものと測定されており、第１のポンプ２０／バレルの間隙は約４０ミル（１ｍｍ）であったことから、Ｙ軸のドローダウン比は指数関数的であり、絶えず新規表面を創出している。

この新規表面の創出は、いくつかの利点を提供する。例えば、新規表面の露出は、気体が容易に漏出し得ることを意味している。継続的に拡大する表面に対して添加剤、充填剤などを容易に追加することができ、したがって、これらは可塑化された流動性材料内に継続的に均等に混合される。バレル３４に接する可塑化された流動性材料のフィルムは薄い可能性があることから、可塑化された流動性材料フィルムとバレル３４の間のエネルギ伝送は増強され得る。このことは、例えば伸長由来のものなどの熱を除去する必要がある場合、あるいは例えば物理的発泡剤の注入後など、冷却のために発明力ある押出機ミキサを使用する場合に、特に有利であり得る。したがって、第２のポンプ２２の目的は、可塑化された流動性材料の展延のための領域として中間チャネル１８を画定し必要な場合に圧送することにあってよい。

図１６を再び参照すると、出口チャネル１６が、下流側フライト部分２４と遭遇するまでバレル３４により引きずられる可塑化された流動性材料の薄いフィルムを受け取ることが分かる。下流側フライト部分２４上の可塑化された流動性材料は、流動に対し抵抗性があり、より大きな破線矢印によって示されている下流側フライト部分２４を下へと大部分の可塑化された流動性材料４２を移動させることができる。この流動は、バレル２４により上向きに引張られ、より薄くなるように延伸させられることから、下流側フライト部分２４の壁から離脱する。これが、１つの発明力ある押出機ミキサ区分内部で発生し得る第３のテザー延伸である。各回転毎に、破線流線は薄くなり、螺旋流のコアに向かって移動する。こうして、流動は３次元で移動することになる。

出口チャネル１６内の回転方向は、入口チャネル１４内と同じであるという点に留意されたい。したがって、入口チャネル１４内で発生するＺ軸回転はさらに増強される。図１３にあるように、これにより、混合度がさらに一桁分追加され得る。図１７に示されているように、出口チャネル１６流は、ここでもまたツリテラ貝の貝殻のように整形されるが、ここでは上流側に小さい端部を伴い、こうして、流動は拡幅螺旋となっている。再度図１７を見ると、ＳＰとマーキングされた出口チャネル１６の領域内の流動は、空であっても満杯であってもよいということを認識することができる。出口チャネル１６のＳＰ領域が満杯である場合、それは、（上流側または下流側のいずれかの）別の押出機ミキサ区分内の別のこのようなシールと対になった場合に真空脱ガスのために必要であるシールとして作用し得る。したがって、所望される場合には、どの押出機ミキサ区分でも封止することができる。シールは、後に複数の押出機ミキサ区分となり得、こうして複数の押出機ミキサ区分からの全ての表面が単一の通気口を通して気体を除去するようになっている。図１３に示されているような混合用区分の別の実施形態によると、１つのミキサ区分の出口チャネルから次の（下流側の）ミキサ区分の入口チャネルまで開口部を横断して橋かけする任意のブリスタ１９が存在していてよい。ブリスタ１９は、バレルまでの半径方向に小さいクリアランスを有し、したがって可塑化された流動性材料（すなわち溶融ポリマ）のみがブリスタ１９上に進み、こうして２つのミキサ区分間に真空シールを提供することができるようになっている。一実施形態によると、ブリスタ１９は、スクリュ軸に直交する方向に配向されてよい。ブリスタ１９の配向は、それが１つのミキサ区分の出口チャネルから次の（下流側の）ミキサ区分の入口チャネルまで開口部を横断して橋かけするかぎりにおいて、特に限定されない。例えば、ブリスタは、スクリュ軸に対して４５度で配向されてよい。別の実施形態によると、ブリスタ１９を、入口チャネル内で下流側に設置してもよい。この実施形態において、＿＿は、材料がＰ１ポンプ上を流動するのを促す。

ブリスタは、バレルに対するクリアランスが、ブリスタと押出機バレルとの間に可塑化された流動性材料しか流動できないようにするために好適なサイズであるかぎりにおいて、任意の好適なサイズであってよい。サイズおよびクリアランスは、スクリュおよびバレルのサイズならびに可塑化された流動性材料の粘度に応じて選択されてよい。例えば、１インチ（２．５４ｃｍ）のバレル直径について、ブリスタは、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）の幅および０．０３５インチ（０．０８８９ｃｍ）のクリアランスを有していてよい。

気体（例えば乾燥空気または窒素）を用いて、適切に微粒子添加剤をピックアップしそれらを特定の押出機ミキサ区分に搬送するか、または多くの押出機ミキサ区分を通って、可塑化された流動性材料の多くの利用可能な露出表面に対し添加剤を分布させることができる。このことは、軽量で粉塵様であり、かつ非常に微細な分布のために多くの表面に粘着することからカーボンナノチューブまたはグラフェンといった添加剤を取込むために、極めて好適であり得る。このような封止型システムは、危険な炭素粉塵を押出機バレル内部に格納することができる。

例えばカーボンナノチューブなどのファイバは、１つの押出機ミキサ区分から別の押出機ミキサ区分まで移動するにつれて、可塑化された流動性材料の露出表面に粘着し、３次元で整列できる。グラフェンは、中間チャネル１８および第２のポンプ２２全体にわたり薄いフィルム内で平らに置かれ、出口チャネルにおいて巻回する傾向を有し得る。

図２３は、可塑化された流動性材料が全ての後続する押出機ミキサ区分とより細かく混合させられた状態になり得ることから、可塑化された流動性材料をどのようにして、同心点線円として入口チャネル内に表現されコアに向かう（ただし描かれていない）一連の同心薄層として考えることができるかを示している。これらの流動同心円は中心まで継続しているが、明確さのため描かれていないということを理解すべきである。図２４は、上流側押出機ミキサ区分４００からｙ軸流を通って下流側押出機ミキサ区分４０１までの可塑化された流動性材料のｘ軸流の遷移を示している。主にｘ軸流からｙ軸流を通り、次にｘ軸流を通るこの遷移は意外であり、それでも混合に寄与する。上流側押出機ミキサ区分４００の出口チャネル１４において、下流側押出機ミキサ区分４０１の入口チャネル１４に進入しようとする流動の断面が示されている。層は、出口チャネル１４軸に平行に示されている。

図２４に示されているように、下流側押出機ミキサ区分４０１の入口チャネル１４（これは上流側混合用区分４００の出口チャネルでもある）において、層は、図２３に示されているように細かく螺旋になりながら主にｙ方向に外側から剥離する。上流側ミキサ４００のチャネル１４内の平行線が、押出機スクリュの回転に起因してｚ方向に螺旋になりながらｘ方向に同時に流動しているということを理解すべきである。効果は、図２３に断面図で例示されている。螺旋流は、混合用区分４０１内のフライト１８（Ｐ１）を横断して引張られるにつれて、ｙ軸流へと遷移する。こうして流動は、下流側押出機ミキサ区分４０１の出口チャネル１６に到達した時点で再配向される。先に、ＺおよびＹ方向の混合が指数関数的であることを示した。上流側押出機ミキサ４００の出口チャネル１６から下流側押出機ミキサ区分の出口チャネル１６への変換の間に、Ｘ方向流はＹ方向流へと変換され得、こうして指数関数的に混合された状態となる。

本発明を、以下の例示的態様にしたがって要約することができる。

態様１． 細長い回転可能なスクリュの中心軸を中心にして位置付けされた押出機ミキサにおいて、
細長い回転可能なスクリュの上流側端部と下流側端部の間の少なくとも１つの混合用区分であって、少なくとも１つの混合用区分の各々が：
細長い回転可能なスクリュの中心軸に対して角度の付いた方向に配向された入口チャネルであって、上流側開口部、下流側端部および下流側側面を有する入口チャネルと、
入口チャネルから円周方向に離隔され入口チャネルの方向に沿って配向された中間チャネルであって、上流側側面、下流側端部および下流側側面を有する中間チャネルと、
中間チャネルから円周方向に離隔され入口チャネルの方向に沿って配向された出口チャネルであって、上流側側面、下流側側面および下流側開口部を有する出口チャネルと、
入口チャネルの下流側側面と中間チャネルの上流側側面の間に間置された第１のポンプと、
中間チャネルの下流側側面と出口チャネルの上流側の間に間置された第２のポンプと、
出口チャネルに沿って位置付けされた下流側フライト部分と、
を有する、少なくとも１つの混合用区分、
を含む押出機ミキサであって、
入口チャネル、中間チャネル、出口チャネル、第１のポンプ、第２のポンプおよび下流側フライト部分が：
入口チャネルが下流側側面で第１のポンプによって拘束され、
第１のポンプが上流側側面で入口チャネルによって拘束され、下流側側面で中間チャネルによって拘束され、
中間チャネルが上流側側面で第１のポンプによって拘束され、下流側側面で第２のポンプによって拘束され；
第２のポンプが上流側側面で中間チャネルによって拘束され、下流側側面で出口チャネルによって拘束され；
出口チャネルが下流側端部で開放し、下流側側面で下流側フライト部分によって拘束され、上流側側面で第２のポンプによって拘束される、
ような形で配設されており、
下流側フライト部分の高さが、細長い回転可能なスクリュの中心軸から半径方向外向きの方向で第１のポンプおよび第２のポンプの高さよりも大きい、
押出機ミキサ。

態様２． 下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を含み、横断方向フライト部分が、入口チャネルおよび中間チャネルのそれぞれの下流側端部を終結するように位置付けされており：
入口チャネルが下流側端部で横断方向フライト部分によって拘束されており；
第１のポンプが下流側端部で横断方向フライト部分によって拘束されており；
中間チャネルが下流側端部で横断方向フライト部分によって拘束されており；
第２のポンプが下流側端部で横断方向フライト部分によって拘束されており；
横断方向フライト部分の高さが、細長い回転可能なスクリュの中心軸から半径方向外向き方向で、第１のポンプおよび第２のポンプの高さよりも大きい、
態様１に記載の押出機ミキサ。

態様３． 少なくとも２つの混合用区分を含み、少なくとも２つの混合用区分のうちの一方が上流側混合用区分であり、混合用区分のうちの他方が下流側混合用区分であり、上流側混合用区分の出口チャネルの下流側開口部が、下流側混合用区分の入口チャネルの上流側開口部と流動連通状態にある、態様１または態様２のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様４． ブリスタを含み、ブリスタが、上流側混合用区分の出口チャネルの下流側開口部と下流側混合用区分の入口チャネルの上流側開口部との間に配設されており、ブリスタは、ブリスタ上の可塑化された流動性材料の流動が２つの混合用区分の間に真空シールを提供するような形で構築され配設されている、態様１ないし３のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様５． 入口チャネルの方向が細長い回転可能なスクリュの中心軸に対して３０～６０度の角度で配向されている、態様１ないし４のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様６． 入口チャネルの方向が細長い回転可能なスクリュの中心軸に対して４０～５０度の角度で配向されている、態様１ないし５のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様７． 第１のポンプが、入口チャネルの方向に対して３０～６０度の角度で配設されている、態様１ないし６のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様８． 出口チャネル内に位置設定された流体挿入アパーチャをさらに含み、流体挿入アパーチャが、細長い回転可能なスクリュ内部で流体送出通路と流体連結状態となるように構成され配設されている、態様１ないし７のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様９． 少なくとも１つの混合用区分の入口チャネルのうちの少なくとも１つの入口チャネル内にブリスタをさらに含んでいる、態様１ないし８のいずれかに記載の押出機ミキサ。

態様１０． 態様１ないし９のいずれかに記載の押出機ミキサを含む押出機スクリュ。

態様１１． 少なくとも１つの混合用区分の上流側にフライト付き区分をさらに含んでおり、フライト付き区分が、少なくとも１つの混合用区分の入口チャネルの上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御するように構成され配設されている、態様１０に記載の押出機スクリュ。

態様１２． 少なくとも２つの混合用区分のうちの上流側混合用区分と少なくとも２つの混合用区分のうちの下流側混合用区分との間にフライト付き区分をさらに含んでおり、フライト付き区分が、下流側混合用区分の入口チャネルの上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御するように構成され配設されている、態様１０または態様１１に記載の押出機スクリュ。

態様１３． 少なくとも１つのバリアフライトをさらに含み、少なくとも２つの混合用区分が少なくとも１つのバリアフライトの下流側にある、態様１０ないし１２のいずれかに記載の押出機スクリュ。

態様１４． 押出機システムにおいて：
中心軸に沿って延在するボアを有する押出機バレルと；
押出機バレルと結び付けられ押出機バレルのボア内にポリマを供給するように構成されたポリマフィーダと；
押出機バレルのボア内部に延在し、押出機バレルの中心軸を中心として回転するように組付けられた細長い回転可能なスクリュと；
細長い回転可能なスクリュ上に具備され、押出機バレルのボア内に供給されたポリマを混合するように構成された、態様１ないし９のいずれかに記載の少なくとも１つの押出機ミキサと；
を含む押出機システム。

態様１５． 中心軸に沿って延在するボアを有する押出機バレルを有する押出機システム内で少なくとも１つのポリマを混合するための方法において：
ポリマフィーダから押出機バレルのボア内に少なくとも１つのポリマを供給するステップと；
押出機バレルのボア内部に延在する押出機スクリュを押出機バレルの中心軸を中心として回転させるステップと；
押出機バレルのボア内に供給された少なくとも１つのポリマを、
入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュの中心軸に対して角度の付いた方向で押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内に少なくとも１つのポリマを流動させること、
第１のポンプを用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面まで少なくとも１つのポリマを圧送すること、
中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面まで少なくとも１つのポリマを流動させること、
第２のポンプを用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面まで少なくとも１つのポリマを圧送すること、
出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部まで少なくとも１つのポリマを流動させること、および
下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導すること、
によって混合するステップと；
こうして少なくとも１つのポリマの押出された混合物を製造するステップと；
を含む方法。

態様１６． 供給ステップが飢餓供給である、態様１５に記載の方法。

態様１７． 下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導した後、下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を用いて、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部からの少なくとも１つのポリマの流動を阻害するステップをさらに含む、態様１５または態様１６のいずれかに記載の方法。

態様１８． ポリマが少なくとも２つのポリマを含む、態様１５ないし１７のいずれかに記載の方法。

態様１９． 押出機のボア内に少なくとも１つの添加剤を供給するステップをさらに含む、態様１５ないし１８のいずれかに記載の方法。

態様２０． 混合用区分を通気するステップをさらに含む、態様１５ないし１９のいずれかに記載の方法。

態様２１． 中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システム内で吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法において：
湿潤吸湿性ポリマを乾燥して乾燥吸湿性ポリマを製造するステップと；
ポリマフィーダから押出機バレルのボア内に乾燥吸湿性ポリマを供給するステップと；
押出機バレルのボア内部に延在する押出機スクリュを押出機バレルの中心軸を中心として回転させるステップと；
押出機バレルのボア内に供給された乾燥吸湿性ポリマを、
入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュの中心軸に対して角度の付いた方向で押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内にポリマを流動させること、
第１のポンプを用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面までポリマを圧送すること、
中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面までポリマを流動させること、
第２のポンプを用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面までポリマを圧送すること、
出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部までポリマを流動させること、および
下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿ってポリマを誘導すること、
によって混合するステップと；
こうして押出ポリマの吸水率が乾燥吸湿性ポリマの吸水率より低くなるような形で、乾燥吸湿性ポリマと比べて削減された吸湿特性を有する押出ポリマを製造するステップと；
を含む方法。

態様２２． 供給ステップが飢餓供給である、態様２１に記載の方法。

態様２３． 下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導した後、下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を用いて、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部からのポリマの流動を阻害するステップをさらに含む、態様２１または２２のいずれかに記載の方法。

態様２４． 供給ステップが、圧力を７５ｐｓｉ未満に維持しながら行なわれる、態様２１ないし２３のいずれかに記載の方法。

態様２５． 中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システムを用いて吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法において、
ポリマフィーダから押出機バレルのボア内に湿潤吸湿性ポリマを供給するステップと；
押出機バレルの中心軸を中心として押出機バレルのボア内部に延在する押出機スクリュを回転させるステップと；
押出機バレルのボア内に供給された湿潤吸湿性ポリマを、
入口チャネルの上流側開口部から入口チャネルの下流側側面まで押出機スクリュの中心軸に対して角度の付いた方向で押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内にポリマを流動させること、
第１のポンプを用いて、入口チャネルの下流側側面から中間チャネルの上流側側面までポリマを圧送すること、
中間チャネルの上流側側面から中間チャネルの下流側側面までポリマを流動させること、
第２のポンプを用いて、中間チャネルの下流側側面から出口チャネルの上流側側面までポリマを圧送すること、
出口チャネルの上流側側面から出口チャネルの下流側開口部までポリマを流動させること、および
下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿ってポリマを誘導すること、
によって混合するステップと；
こうして実質的に無気泡のポリマの押出物を製造し、かつ押出加工に先行する吸湿性ポリマの乾燥を不要にするステップと；
を含む方法。

態様２６． 供給ステップが飢餓供給である、態様２５に記載の方法。

態様２７． 下流側フライト部分を用いて出口チャネルに沿って少なくとも１つのポリマを誘導した後、下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を用いて、入口チャネルおよび中間チャネルの下流側端部からのポリマの流動を阻害するステップをさらに含む、態様２５または２６のいずれかに記載の方法。

態様２８． 供給ステップが、圧力を７５ｐｓｉ未満に維持しながら行なわれる、態様２５ないし２７のいずれかに記載の方法。

実施例１：ポリエチレン内へのコーヒー籾殻の混合
コーヒー籾殻などの天然材料は多くの場合水を含有する。典型的には、水は処理に先立って除去されるかまたは押出加工中に通気される。コーヒー籾殻は同様に乾燥によって除去されない油も含有する。加熱した油は、蒸気質となり得、押出加工中、これらの蒸気を通気によって除去しなければならない。１つ以上の通気口が水または油性蒸気のいずれかを除去する能力は限定的なものである。水または油が過度に多く存在する場合、ポリマープロセス条件まで材料を加熱することによって形成される気体は、気泡を発生させるかまたは制御不能な形で材料を駆出する。

ＬＤＰＥ：その後、未乾燥のコーヒー籾殻を５重量％で、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）と混合した。発明力ある押出機ミキサ区分を含むスクリュを使用して、ＬＤＰＥについての典型的な温度プロファイルを用いてＬＤＰＥ／コーヒー籾殻を処理した。次に、図１に示されているスクリュを使用して、飽食供給条件下でＬＤＰＥと５％のコーヒーを処理した。これによって、混合度の低い発泡ストランドが得られた。押出物の品質は低いものであったが、ストランドの生成というこの結果がそもそも意外であったという点を指摘しておくべきである。従来のスクリュは、水が貯留してストランドの冷却につれて破壊を発生させることに起因して、ストランドを全く提供しないことが考えられる。図１のスクリュでＬＤＰＥ中に５重量％のコーヒー籾殻を飢餓供給すると、溶融破断を全く伴わない高品質の押出物が生成された。

実施例２：未乾燥アクリル（ポリメチルメタクリレート）
アクリルは、吸湿性材料であり、したがって空気から水蒸気を吸収する。水が蒸気集合からより大きな言わば「水溜り」へと「貯留した」とき、これらは、有意なものとなり、材料を押出す間に典型的には破裂する大きな目に見える気泡を形成する。未乾燥材料の飽食供給型の従来の押出機スクリュが、図２５の頂部ストランドとして示されている凹凸の多い低品質の押出物を提供した。図２８中で撮影されている底部ストランドは、飢餓供給型の図１のスクリュを通して押出加工された湿潤ＰＭＭＡを示す。このストランドは、平滑な表面を有し、過度に急速な冷却によってひき起こされる真空気泡のみを含む。図２９～３１中の写真は、下位ストランドがどのようにして屈曲させられさらには結び目の形で縛られるかを示している。

実施例３：未乾燥ポリカーボネート
図３２～３４の写真は、ダイスからさまざまな距離での、ポリカーボネートについての典型的な温度プロファイルで押出加工した飢餓供給された未乾燥ポリカーボネートを示す。使用されたスクリュは図１に示されたスクリュである。写真を見れば分かるように、未乾燥ポリカーボネートは、平滑で気泡の無い押出物を提供した。

実施例４：未乾燥ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）
図３５中の写真は、ダイスから出現するにつれての、ＰＥＥＫについての典型的な温度プロファイルで押出加工した飢餓供給された未乾燥ＰＥＥＫを示す。使用されたスクリュは、図１に示されたスクリュである。写真を見れば分かるように、未乾燥ＰＥＥＫは、平滑で気泡の無い押出物を提供した。

実施例５：ＳＡＮ中の未乾燥二酸化チタン濃縮物
ＳＡＮ（スチレンアクリロニトリル）中の二酸化チタンの未乾燥濃縮物を、ＳＡＮについての典型的な温度プロファイルを用い、従来のスクリュを通し、フィルムダイスを通して押出加工した。フィルムダイスから出た押出物は、図３６に示されている。フィルムは泡が多く、非常に品質の低いものである。図３７は、左側に、従来のスクリュを用いてＳＡＮ中の二酸化チタンの未乾燥濃縮物から作られたフィルムを示し、右側に、発明力ある混合用区分を含むスクリュを用いてＳＡＮ中の二酸化チタンの未乾燥濃縮物から作られたフィルムの試料を示している。写真から明白であるように、発明力ある混合用区分を用いて作られたフィルムは、平滑でかつ高品質のものであり、一方、従来のスクリュを用いて作られたフィルムは粗く、穴がある。

実施例６：未乾燥アクリル（ＰＭＭＡ）
未乾燥ＰＭＭＡを、ＰＭＭＡについての典型的な温度プロファイルを用い、従来のスクリュを通し、フィルムダイスを通して押出加工した。フィルムダイスから出た押出物は、図３８に示されている。フィルムは泡が多く、非常に品質の低いものである。対照的に、図３９は、同じ温度プロファイルを用いて、図１のスクリュを通して押出加工した飢餓供給された同じ未乾燥アクリル材料を示す。フィルムは、気泡または目に見える欠陥の全く無い優れた品質のものであることが分かる。

実施例７：ＳＡＮ中の未乾燥カーボンブラック濃縮物
ＳＡＮ中の未乾燥カーボンブラック濃縮物を、ＳＡＮについての典型的な温度プロファイルを用い、フィルムダイスを通し、従来のスクリュを通して押出加工した。フィルムダイスから出た押出物は、図４０に示されている。フィルムは泡が多く、非常に品質の低いものである。対照的に、図４１は、同じ温度プロファイルを用いて、図１のスクリュを通して押出加工した飢餓供給された同じＳＡＮ中の未乾燥カーボンブラシ濃縮物を示す。フィルムは、気泡または目に見える欠陥の全く無い優れた品質のものであることが分かる。

実施例８：ペレット化した乾燥アクリル
図１に示されたスクリュを用いて乾燥アクリルをペレット化する。その後、（製造業者からの推奨加工パラメータと共に）対照スクリュを用いて、乾燥無しでこれらのペレットを押出加工する。ペレットの吸湿量を経時的に測定する。ペレットは、図１のスクリュを用いて押出加工されていないペレットと比べてより緩慢な吸湿速度を示す。

本発明の好ましい実施形態が本明細書中で示され説明されてきたが、このような実施形態は単に一例として提供されているにすぎないということが理解される。当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく、数多くの変形形態、変更および置換を着想するものである。したがって、添付のクレームは、本発明の精神および範囲内に入るものとして、このような変形形態全てを網羅するものであることが意図されている。

Claims (28)

1. 細長い回転可能なスクリュの中心軸を中心にして位置付けされた押出機ミキサにおいて、
   前記細長い回転可能なスクリュの上流側端部と下流側端部の間の少なくとも２つの混合用区分であって、前記少なくとも２つの混合用区分の各々が：
   前記細長い回転可能なスクリュの中心軸に対して角度の付いた方向に配向された入口チャネルであって、上流側開口部、下流側端部および下流側側面を有する入口チャネルと、
   前記入口チャネルから円周方向に離隔され前記入口チャネルの前記方向に沿って配向された中間チャネルであって、上流側側面、下流側端部および下流側側面を有する中間チャネルと、
   前記中間チャネルから円周方向に離隔され前記入口チャネルの前記方向に沿って配向された出口チャネルであって、上流側側面、下流側側面および下流側開口部を有する出口チャネルと、
   前記入口チャネルの前記下流側側面と前記中間チャネルの前記上流側側面の間に間置された第１のポンプと、
   前記中間チャネルの前記下流側側面と前記出口チャネルの前記上流側の間に間置された第２のポンプと、
   前記出口チャネルに沿って位置付けされた下流側フライト部分と、
   を有する、少なくとも２つの混合用区分、
   を含む押出機ミキサであって、
   前記入口チャネル、前記中間チャネル、前記出口チャネル、前記第１のポンプ、前記第２のポンプおよび前記下流側フライト部分が：
   前記入口チャネルが前記下流側側面で前記第１のポンプによって拘束され、
   前記第１のポンプが前記上流側側面で前記入口チャネルによって拘束され、前記下流側側面で前記中間チャネルによって拘束され、
   前記中間チャネルが前記上流側側面で前記第１のポンプによって拘束され、前記下流側側面で前記第２のポンプによって拘束され；
   前記第２のポンプが前記上流側側面で前記中間チャネルによって拘束され、下流側側面で前記出口チャネルによって拘束され；
   前記出口チャネルが前記下流側端部で開放し、下流側側面で前記下流側フライト部分によって拘束され、前記上流側側面で前記第２のポンプによって拘束される、
   ような形で配設されており、
   前記下流側フライト部分の高さが、前記細長い回転可能なスクリュの前記中心軸から半径方向外向きの方向で前記第１のポンプおよび前記第２のポンプの高さよりも大きく、
   前記少なくとも２つの混合用区分のうちの一方が上流側混合用区分であり、前記少なくとも２つの混合用区分のうちの他方が下流側混合用区分であり、前記上流側混合用区分の前記出口チャネルの前記下流側開口部が、前記下流側混合用区分の前記入口チャネルの前記上流側開口部と流動連通状態にある、
   押出機ミキサ。
2. 前記少なくとも２つの混合用区分のうちの少なくとも１つの前記下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を含み、前記横断方向フライト部分が、前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの混合用区分の入口チャネルおよび前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの混合用区分の前記それぞれの中間チャネルの前記それぞれの下流側端部を終結するように位置付けされており：
   前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの混合用区分の前記それぞれの入口チャネルが前記それぞれの下流側端部で前記横断方向フライト部分によって拘束されており；
   前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの混合用区分の前記それぞれの第１のポンプが前記それぞれの下流側端部で前記横断方向フライト部分によって拘束されており；
   前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの混合用区分の前記中間チャネルが前記それぞれの下流側端部で前記横断方向フライト部分によって拘束されており；
   前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの混合用区分の前記それぞれの第２のポンプが前記それぞれの下流側端部で前記横断方向フライト部分によって拘束されており、
   前記横断方向フライト部分の高さが、前記細長い回転可能なスクリュの前記中心軸から半径方向外向き方向で前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記少なくとも１つの前記第１のポンプおよび前記第２のポンプの高さよりも大きい、
   請求項１に記載の押出機ミキサ。
3. ブリスタを含み、前記ブリスタが、前記上流側混合用区分の前記出口チャネルの前記下流側開口部と前記下流側混合用区分の前記入口チャネルの前記上流側開口部との間に配設されており、前記ブリスタは、前記ブリスタ上の可塑化された流動性材料の流動が前記２つの混合用区分の間に真空シールを提供するような形で構築され配設されている、請求項１に記載の押出機ミキサ。
4. 前記入口チャネルの前記方向が前記細長い回転可能なスクリュの前記中心軸に対して３０～６０度の角度で配向されている、請求項１に記載の押出機ミキサ。
5. 前記入口チャネルの前記方向が前記細長い回転可能なスクリュの前記中心軸に対して４０～５０度の角度で配向されている、請求項１に記載の押出機ミキサ。
6. 前記第１のポンプが、前記入口チャネルの前記方向に対して３０～６０度の角度で配設されている、請求項１に記載の押出機ミキサ。
7. 前記出口チャネル内に位置設定された流体挿入アパーチャをさらに含み、前記流体挿入アパーチャが、前記細長い回転可能なスクリュ内部で流体送出通路と流体連結状態となるように構成され配設されている、請求項１に記載の押出機ミキサ。
8. 前記少なくとも２つの混合用区分の前記入口チャネルのうちの少なくとも１つの入口チャネル内にブリスタをさらに含んでいる、請求項１に記載の押出機ミキサ。
9. 請求項１に記載の前記押出機ミキサを含む押出機スクリュ。
10. 前記少なくとも１つの混合用区分の上流側にフライト付き区分をさらに含んでおり、前記フライト付き区分が、前記少なくとも１つの混合用区分の前記入口チャネルの前記上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御するように構成され配設されている、請求項９に記載の押出機スクリュ。
11. 請求項２に記載の前記押出機ミキサを含む押出機スクリュ。
12. 前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記上流側混合用区分と前記少なくとも２つの混合用区分のうちの前記下流側混合用区分との間にフライト付き区分をさらに含んでおり、前記フライト付き区分が、前記下流側混合用区分の前記入口チャネルの前記上流側開口部内への可塑化された流動性材料の流動を制御するように構成され配設されている、請求項９に記載の押出機スクリュ。
13. 少なくとも１つのバリアフライトをさらに含み、前記少なくとも２つの混合用区分が前記少なくとも１つのバリアフライトの下流側にある、請求項９に記載の押出機スクリュ。
14. 押出機システムにおいて：
    中心軸に沿って延在するボアを有する押出機バレルと；
    前記押出機バレルと結び付けられ前記押出機バレルの前記ボア内にポリマを供給するように構成されたポリマフィーダと；
    前記押出機バレルの前記ボア内部に延在し、前記押出機バレルの前記中心軸を中心として回転するように組付けられた細長い回転可能なスクリュと；
    前記細長い回転可能なスクリュ上に具備され、前記押出機バレルの前記ボア内に供給された前記ポリマを混合するように構成された請求項１に記載の少なくとも１つの押出機ミキサと；
    を含む押出機システム。
15. 中心軸に沿って延在するボアを有する押出機バレルを有する押出機システム内で少なくとも１つのポリマを混合するための方法において：
    ポリマフィーダから前記押出機バレルの前記ボア内に前記少なくとも１つのポリマを供給するステップと；
    前記押出機バレルの前記ボア内部に延在する押出機スクリュを前記押出機バレルの前記中心軸を中心として回転させるステップと；
    前記押出機バレルの前記ボア内に供給された少なくとも１つのポリマを、
    前記入口チャネルの上流側開口部から前記入口チャネルの下流側側面まで前記押出機スクリュの前記中心軸に対して角度の付いた方向で前記押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内に前記少なくとも１つのポリマを流動させること、
    第１のポンプを用いて、前記入口チャネルの前記下流側側面から中間チャネルの上流側側面まで前記少なくとも１つのポリマを圧送すること、
    前記中間チャネルの前記上流側側面から前記中間チャネルの下流側側面まで前記少なくとも１つのポリマを流動させること、
    第２のポンプを用いて、前記中間チャネルの前記下流側側面から出口チャネルの上流側側面まで前記少なくとも１つのポリマを圧送すること、
    前記出口チャネルの前記上流側側面から前記出口チャネルの下流側開口部まで前記少なくとも１つのポリマを流動させること、および
    下流側フライト部分を用いて前記出口チャネルに沿って前記少なくとも１つのポリマを誘導すること、
    によって混合するステップと；
    こうして前記少なくとも１つのポリマの押出された混合物を製造するステップと；
    を含む方法。
16. 前記供給ステップが飢餓供給である、請求項１５に記載の方法。
17. 下流側フライト部分を用いて前記出口チャネルに沿って前記少なくとも１つのポリマを誘導した後、前記下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を用いて、前記入口チャネルおよび前記中間チャネルの下流側端部からの前記少なくとも１つのポリマの流動を阻害するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記ポリマが少なくとも２つのポリマを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記押出機の前記ボア内に少なくとも１つの添加剤を供給するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記混合用区分を通気するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
21. 中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システム内で吸湿性ポリマの吸湿特性を削減するための方法において：
    湿潤吸湿性ポリマを乾燥して乾燥吸湿性ポリマを製造するステップと；
    ポリマフィーダから前記押出機バレルの前記ボア内に前記乾燥吸湿性ポリマを供給するステップと；
    前記押出機バレルの前記ボア内部に延在する押出機スクリュを前記押出機バレルの前記中心軸を中心として回転させるステップと；
    前記押出機バレルの前記ボア内に供給された前記乾燥吸湿性ポリマを、
    前記入口チャネルの上流側開口部から前記入口チャネルの下流側側面まで前記押出機スクリュの前記中心軸に対して角度の付いた方向で前記押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内に前記ポリマを流動させること、
    第１のポンプを用いて、前記入口チャネルの前記下流側側面から中間チャネルの上流側側面まで前記ポリマを圧送すること、
    前記中間チャネルの前記上流側側面から前記中間チャネルの下流側側面まで前記ポリマを流動させること、
    第２のポンプを用いて、前記中間チャネルの前記下流側側面から出口チャネルの上流側側面まで前記ポリマを圧送すること、
    前記出口チャネルの前記上流側側面から前記出口チャネルの下流側開口部まで前記ポリマを流動させること、および
    下流側フライト部分を用いて前記出口チャネルに沿って前記ポリマを誘導すること、
    によって混合するステップと；
    こうして前記押出ポリマの吸水率が、前記乾燥吸湿性ポリマの吸水率より低くなるような形で、前記乾燥吸湿性ポリマと比べて削減された吸湿特性を有する押出ポリマを製造するステップと；
    を含む方法。
22. 前記供給ステップが飢餓供給である、請求項２１に記載の方法。
23. 下流側フライト部分を用いて前記出口チャネルに沿って前記少なくとも１つのポリマを誘導した後、前記下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を用いて、前記入口チャネルおよび前記中間チャネルの下流側端部からの前記ポリマの流動を阻害するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
24. 前記供給ステップが、圧力を７５ｐｓｉ未満に維持しながら行なわれる、請求項２１に記載の方法。
25. 中心軸に沿って延在するボアを伴う押出機バレルを有する押出機システムを用いて吸湿性ポリマの押出物中の気泡形成を阻害する方法において、
    ポリマフィーダから前記押出機バレルの前記ボア内に湿潤吸湿性ポリマを供給するステップと；
    前記押出機バレルの前記中心軸を中心として前記押出機バレルの前記ボア内部に延在する押出機スクリュを回転させるステップと；
    前記押出機バレルの前記ボア内に供給された前記湿潤吸湿性ポリマを、
    前記入口チャネルの上流側開口部から前記入口チャネルの下流側側面まで前記押出機スクリュの前記中心軸に対して角度の付いた方向で前記押出機スクリュの混合用区分の入口チャネル内に前記ポリマを流動させること、
    第１のポンプを用いて、前記入口チャネルの前記下流側側面から中間チャネルの上流側側面まで前記ポリマを圧送すること、
    前記中間チャネルの前記上流側側面から前記中間チャネルの下流側側面まで前記ポリマを流動させること、
    第２のポンプを用いて、前記中間チャネルの前記下流側側面から出口チャネルの上流側側面まで前記ポリマを圧送すること、
    前記出口チャネルの前記上流側側面から前記出口チャネルの下流側開口部まで前記ポリマを流動させること、および
    下流側フライト部分を用いて前記出口チャネルに沿って前記ポリマを誘導すること、
    によって混合するステップと；
    こうして前記実質的に無気泡のポリマの押出物を製造し、かつ押出加工に先行する吸湿性ポリマの乾燥を不要にするステップと；
    を含む方法。
26. 前記供給ステップが飢餓供給である、請求項２５に記載の方法。
27. 下流側フライト部分を用いて前記出口チャネルに沿って前記少なくとも１つのポリマを誘導した後、前記下流側フライト部分に対して横断方向に配向された横断方向フライト部分を用いて、前記入口チャネルおよび前記中間チャネルの下流側端部からの前記ポリマの流動を阻害するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
28. 前記供給ステップが、圧力を７５ｐｓｉ未満に維持しながら行なわれる、請求項２５に記載の方法。

Images