JP4278357B2

JP4278357B2 - ポリマーゲルの規定の粉砕のためのプロセス及び装置

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Publication number: JP4278357B2
Application number: JP2002299982A
Authority: JP
Inventors: ゲルハルト・ショッペル; ゲオルク・ホイブル; マリオン・ヴァーグナー; ヘルムート・キルシュ; エリッヒ・シュルツ; ゲラルト・ズマー
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: US20080230642A1; CA2408109A1; AT503510A1; JP2003181829A; US7568643B2; EP1304200A1; EP1304200B1; US7566015B2; HU0203491D0; HUP0203491A2; ES2330510T3; DE50213695D1; US20030080226A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動的切断要素と共に又は動的切断要素を伴わずに静的切断要素から成る切断ユニット及び切断ユニットへのポリマーゲルの形状安定な送りを用いて規定の均一な粒子サイズを得るためにポリマーゲルを粉砕するための装置及び粉砕の実施のためのプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
含水ポリマーゲルは、水溶性又は水潤性ポリマーの製造過程で水溶性モノマーから得られかつ非常に広い多様な分野で使用される。これらは例えば、フロキュレーション目的、排水目的及び保持目的として、例えば第３油製造における水性媒体中の増粘剤として、研磨ー又は分散助剤、接着剤、廃水処理剤として、保健及び衛生分野における高吸収剤として又は農業における土壌改良剤として、建築構造工業におけるシール剤として及び導電ー及び導光ケーブルの製造又は例えば胆汁酸又は胆汁塩との結合することによるコレステロール水準の低下のための医薬において又はリン酸塩との結合による透析患者及びプレ透析患者の処理において使用される。
ポリマー又はポリマーゲル、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、ヒドロキシルメタアクリル酸のようなアクリル及びアリルポリマー、及びアクリルアミドホモポリマー及びそれらの誘導体、又はアクリル酸、メタアクリル酸、ヒドロキシルメタアクリル酸及びアクリルアミド誘導体及び他の共重合可能な又は架橋モノマーの多数の断片から成るコポリマー、天然の若しくは化学的に変形されたプロテイン（例えば、ゼラチン及びその誘導体）をベースとしたポリマーゲル、又は例えば、澱粉及びセルロース、アガロース、カラゲナン（ｃａｒａｇｅｅｎａｎ）、キトサン、キサンタン、グアルゴム、アルギン酸、ペクチン酸、スクロースゲル、のような天然の若しくは化学的に変形されたホモ−及びヘテロ多糖類をベースとしたポリマーゲル、及びアルギン酸銅のようなポリ電解質複合物をベースとしたポリマーゲル、加水分解された架橋無水マレイン酸コポリマー（例えば、架橋され、加水分解されて、部分的に中性化された無水マレイン酸−メチルビニルエーテルコポリマー若しくは無水マレイン酸−スチレンコポリマー）をベースとしたポリマーゲル、カチオン群及び疎水性群を含み得る適当な対イオンを有するＮ−若しくはアミノ−若しくはアンモニウム含有ポリマーの製造は、そこでは適当に、一般に例えば、ヨーロッパ特許出願第０６８１８９号明細書、ヨーロッパ特許出願第０４１５１４１号明細書、ヨーロッパ特許出願第０３７４７０９号明細書、国際出願００／３８６６４号明細書、国際出願９９／３３４５２号明細書、国際出願９９／２２７２１号明細書、国際出願９８／４３６５３号明細書、米国特許第５４９６５４５号明細書、ヨーロッパ特許出願第０３６６９８６号明細書等に記載されたような塊状重合、懸濁重合、乳化重合若しくは溶液重合によって行われる。
【０００３】
ここでポリマーゲルは２つの相異なる方法で製造されることができる。
ａ）重合及び単一ステップにおける部分的な架橋による方法
ｂ）合成又は天然のポリマー又はそれらの誘導体の続いて行われる架橋による方法
【０００４】
従来技術の重合反応は、適当な架橋（ゲル化）を伴って行われる。これは使用されるモノマーと架橋剤の関数として及び又は重合パラメータの関数として、含水性でソフトなかつゴムのような又は砕け易くかつ極端に剪断感度の高いポリマーゲルを提供する。粉を形成するためのこれらのポリマーゲルの処理プロセスは、例えば粗い粉砕、微細な粉砕、重合類似の化学反応、洗浄、分離、乾燥及び研磨等のような連続的なプロセス又は加工ステップで行われかつこれまでに、例えば膨潤特性、粒子構造及びこれと関連して例えば化学的変換能力、沈澱容量、濾過速度、乾燥速度及び研磨能力のような協働して行われる処理プロセス特性のようなゲル状態で達成されるポリマー特性が保持されている場合に、評価できるコスト及び不都合を提供した。例えば国際出願ＷＯ９６／３６４６４号明細書に記載されたように、プロセスシーケンスの必要な均一性は、ゴムのようなゲルブロック又はゲルストランドが例えば捏ね機によって不均一なサイズの粒子に毟られるので、既にソフトで、ゴムのような又は砕け易いゲルの予備粉砕及び粉砕によって損なわれ、それ故にソフトゲルの分割は常に大きな寸法を有し、塑性の増加したゲル部分を生成し、かつ捏ね工具は纏わりつくゲル部分によって度々閉塞される。これは材料の不平滑な流動を生じさせ、不平滑な材料の流動は小孔のあるベルト乾燥における相異なる層厚さに繋がりかつ続いて行われる研磨及び分級作業の損傷を伴うポリマーの不十分な若しくは過度な乾燥に繋がり、不平滑な材料の流動は、一方では例えば角状化又はポリマーの部分的な熱的なデグラデーションによって品質例えば膨潤度の低下、有毒ガス等の発生をを高めかつ製造物の部分の劣化現象をもたらす。捏ね機の代わりに一般に押出機、例えばミートグラインダを慣用的に使用しブレーカプレートを介して円錐状に狭められた単一スクリューコンベヤシステムによりゲルに力を加えることによってポリマーゲルを粉砕することが慣行的に行われる。しかしこのシステムは、圧力−及び剪断に敏感なポリマーゲルにとっては絶対的に不適当である、そのわけはゲルは−回転カッタブレードが組み込まれる場合でも−切断されるよりも剪断されるからであり、このシステムは洗浄及び続いて行われるゲルの分離において非常に多くの問題を招く。文献、例えばドイツ国特許出願第３５３９３８５号明細書、ドイツ国特許出願第３５０６５３４号明細書又国際出願ＷＯ９６／３６４６４号明細書は、他の粉砕プロセス及び粉砕装置を開示すが、いずれも非常にコスト高でありかつ構造が不便であり及び又は複雑で、コストがかかり又は不便な粉砕作業を含み、粗い分割にのみ適し、直ちに均一な粒子分布には繋がらない。
【０００５】
【特許文献１】
ヨーロッパ特許出願第０６８１８９号明細書
【特許文献２】
ヨーロッパ特許出願第０４１５１４１号明細書
【特許文献３】
ヨーロッパ特許出願第０３７４７０９号明細書
【特許文献４】
国際出願００／３８６６４号明細書
【特許文献５】
国際出願９９／３３４５２号明細書
【特許文献６】
国際出願９９／２２７２１号明細書
【特許文献７】
国際出願９８／４３６５３号明細書
【特許文献８】
米国特許第５４９６５４５号明細書
【特許文献９】
ヨーロッパ特許出願第０３６６９８６号明細書
【特許文献１０】
ドイツ国特許出願第３５３９３８５号明細書
【特許文献１１】
ドイツ国特許出願第３５０６５３４号明細書
【特許文献１２】
国際出願ＷＯ９６／３６４６４号明細書。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ポリマーゲル、特に含水性ポリマーを均一で、好ましくは小さい粒子に、特定された粉砕をするための新規な装置及びプロセスを提供することである、即ち本発明による装置は、従来技術に比して改善されて、各分離及びプロセスステップにおいて微粉損失の減少と関連して、良好に制御される化学的変換性、洗浄可能性、分離可能性、濾過可能性、乾燥特性、研磨能力のような、改善された特性を有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、予測できないことに、２つ又は３つの主要素、即ち静的切断要素及び任意に動的切断要素と、保持された状態又は形状安定な状態で切断要素にゲルを送るフィーダとから成る装置によって達成される。
【０００８】
従って本発明は次のものから構成されたポリマーゲルの特定された粉砕のための次のａ）、ｂ）、ｃ）の要素から成る装置を提供する、即ち
ａ）スクリーン状に配置された、任意に支持され、予張力をかけられたワイヤ、ロッド、繊維、織物、ステンシル又は形材の形の静的切断要素、
ｂ）静的切断ユニットによって得られる、１つ又は複数の任意に支持され、案内されかつ張力をかけられたワイヤ又は織物の形のゲルストランド又はゲル粒子を裁断するための任意の動的切断要素、
ｃ）送りがバッチ式に又は連続的に、保持されて形状安定した状態で静的切断要素に対してポリマーゲルを送るための送りユニット。
【０００９】
本発明の装置は２つ又は３つの主要素から成る。
第１の主要素は任意に支持されて、予張力をかけられたワイヤ、ロッド、繊維、織物、ステンシル又は形材から成るスクリーン状静的切断ユニットである。
好適なワイヤ、ロッド、繊維、織物、ステンシル又は形材は、無機材料、例えば任意にコーティングされ、表面仕上げされた金属、例えばステンレススチール、鉄、アルミニウム、銅、タンタルを含む合金ー又は非合金鋼、又はガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、硼素繊維等のようなガラス、セラミック、硼素のみならず、元が全体に合成か、部分的に合成か、又は天然かどうかに係わらず、例えばポリエチレン（即ちＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫｓ）、ポリスルフォン、ポリテトラフルオルエチレン、セルロース等のようなポリマー有機材料からも成ることができる。
金属ワイヤ、ロッド、織物又は形材又は高強度の重合繊維の使用が選択される。ステンレススチール、ばね鋼又はポリエチレンの繊維（登録商標Ｄｙｎｅｅｍａ；ＵＨＭＥＰＥ）及びアラミド（即ちＫｅｖｌｅｒ）の繊維から成るワイヤ、ロッド、織物、ステンシル又は形材が特別に選択される。
ワイヤ及びロッドの形状又は断面は、矩形、正方形、三角形、六角形又は円形であり得る。好適に使用されるワイヤ及びロッドは、正方形、三角形又は円形断面であり、更に好ましくは十字断面を有する。形状の組合せも可能である（正方形が三角形と又は円形が三角形と）。しかし、ワイヤ及びロッドと片側又は両側を偏平にされるかテーパを付けられる（尖らせる）ことができる。ワイヤ及びロッドの直径又は太さは、０．０５ｍｍと１０ｍｍの間、好ましくは０．０８ｍｍと６ｍｍの間、更に好ましくは０．１ｍｍと２．５ｍｍの間にされ得る。
静的切断要素において、ワイヤ、ロッド又は繊維は、スクリーンを形成するために配設されており、スクリーンの網目又はメッシュサイズは、所望の形及び寸法と関連し、特に粉砕されたポリマーゲル粒子の横断面と関連する。スクリーンの網目は、三角形、正方形、菱形、台形又は矩形であり得るが、正方形の網目が選択されることもできる。
【００１０】
ワイヤ又は繊維がスクリーン用として使用される場合、特定された均一な切断寸法を創成するために、適当に予張力をかけられること（金属ワイヤの場合に降伏点まで）は、前記ワイヤ等にとって有利である。
スクリーンのワイヤ、ロッド及び繊維は、一緒に接合され又は織ること、ループを形成すること、接着すること、焼結すること、レーザ溶接すること等によって一緒に接合されてもよい。
【００１１】
ワイヤ、ロッド又は繊維の代わりに、静的切断要素が織られた繊維又はステンシル又は形材から構成されることができる。
好適なステンシル又は形材は、好ましくは金属から構成されかつ切断、腐食、レーザ加工等によって形成されることができる。
ステンシルの網目は、正方形、三角形、菱形及び台形のみならず、円形にも及び好ましくは粒子の均一性に関して有利である六角形の櫛形にも形成されることができる。
【００１２】
網目の寸法はワイヤ、ロッド又は繊維の使用と合わせて選択される。
静的切断要素は、好ましくはワイヤ、織られたメッシュ又はロッド及びより好ましくはワイヤ及び織られたメッシュから形成されている。
【００１３】
静的切断要素は、原理的に２つ水平に及び垂直に配置されることができる。
【００１４】
静的切断要素は、任意に支持体を備えることができる。このことは、静的切断要素としてワイヤ、繊維又は織られたものを使用する場合に、より良い安定性を得るために、特に有利である。支持体は相互に剛固にする格子又は粗い布状ワイヤの形で又はスクリーン織物として形成されることができるスクリーンの形で実現されることができる。格子を使用しかつ静的切断要素を支持することは好ましい。
【００１５】
支持体は、静的切断要素と支持格子との間の切欠きのためにワイヤが破損されないために、静的切断要素に面した面を好ましくは円形にされている。
この支持体の寸法は静的切断要素のサイズに依存する。この支持体の厚さは、切断されるべきゲルに作用されるべき切断力（ゲル硬度）及び支持されるべきスクリーン又は織物の直径に依存する。例えば支持格子は８００ｍｍの直径に対しては８０ｍｍであり得る。支持格子は同様に好ましくは金属及び更に好ましくはステンレススチールから成りかつそこで適当に強度の理由からリングに溶接されることができる。好適な実施例においてステーは半分に切断されかつ互いに押し込まれかつより好ましくは剛性の理由から溶接によって一緒に接合されている。
支持体は静的切断要素の下流に直接取り付けられ、その結果ゲルの粉砕中静的切断要素の充分な安定化が保証され、一方同時にポリマーゲルの形状安定性は保持されている。格子支持体の存在において、形状安定なゲル送りは、静的切断要素の直下で又は静的切断要素の面に沿って直接切断する場合に得られると同様なきれいな切断品質を提供する。これは特別に比較的小さい切断断面積に適用され、そこでは低い撓みのために支持格子は必要とされない。
【００１６】
支持された又は支持されてない静的切断要素は、第２の主要素、静的切断要素によって得られるゲルストランド又はゲル粒子を裁断するために役立つ動的切断要素を伴う。しかし、ゲルストランドがそれ以上切断されない場合、動的切断要素は必要ない。
【００１７】
本発明によれば、動的切断要素は１つ又は複数の案内されかつ張力をかけられたワイヤ又は繊維又は織物から成り、これらは、特に大きな直径の場合に粒子長さの均一性を改善するために、支持され又は案内されることができる。支持体は、横断切断ワイヤの部分の撓みを防止し、支持体は粒子長さの均一性に特に有利な効果を有する。最も簡単な場合に支持体は、比較的粗く織られた織物、例えばステンレススチール又はプラスチックから成り、この支持体は可動フレームにおいて張力をかけられる。しかし、横断切断ワイヤのための支持体は、複数の支持支柱の形を採ることができ、支持支柱は、クランプされた長さに亘って分配されかつ好適な可動フレームに同様にクランプされることができる。支持支柱は、好ましくは鑽孔された孔を有し，孔中に鑽孔されたプラスチックブッシュが装入され、ブッシュを通って張力をかけられた横断切断ワイヤが通される。プラスチックブッシュは、ワイヤ又は繊維のための幾分広い支持台を提供し、それによって動的切断要素の使用寿命をはっきり改善するために、ワイヤ又は繊維の摩耗を低く抑える。
【００１８】
本発明によれば、動的切断要素は張力をかけられるモノワイヤであり得、モノワイヤは回転し又はセグメント状に回転し又は横断運動するワイヤリングとして配設されている。
動的切断要素のたの実施例は、ボスを有する回転するスポーク付のホィールに配設されている。
ワイヤの数は前進送り速度に対する切断ホィールの回転速度に依存する。
他の実施例において、張力をかけられたワイヤは作業中往復運動をする格子フレームに配設されることができる。ここでは案内及び支持の目的で追加のステーを備えることはワイヤにとって有利である。
第４の実施例は、格子フレーム中を往復運動をする張力をかけられる粗い金網である。
動的切断要素に使用されるワイヤ、繊維及び織物は、無機材料、例えば任意に被覆されて、表面仕上げされた金属、ステンレススチール、鉄、アルミニウム、銅、タンタルを含む例えば、合金ー及び非合金鋼から、又はガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維及び硼素繊維等のようなガラス、炭素、セラミック、硼素から成ることができるのみならず、元が全体として剛性、部分的に剛性又は天然であるかどうかに拘わらず、ポリマー有機材料、例えばポリエチレン（例えば、ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫｓ）、ポリスルフォン、ポリテトラフルオルエチレン、セルロース等からも成ることができる。
金属ワイヤ又は織物又は高強度ポリマー繊維を使用することが選択される。ステンレススチール、ばね鋼又はポリエチレンの繊維（即ち：登録商標Ｄｙｎｅｅｍａ；ＵＨＭＷＰＥ）及びアラミド（即ち：Ｋｌｅｖｅｒ）から成るワイヤ又は織物が特に選択される。
【００１９】
本発明による装置において、動的切断要素は、２つの他の点が好ましくは最適の切断品質のために観察されるが、常に静的カッタの押出方向に対して直角に配設されている。
こうして動的切断要素と静的切断要素との間の距離は、好ましくは非常に小さい。従って好適な実施例においてこの距離は、１０ｍｍよりも大きくなくかつ好ましくは２ｍｍよりも大きくない。大きな距離が同様に選択されることができるが、最適な切断品質が得られるべき場合には不利である。動的切断要素と静的切断要素との間の大きな距離を可能にするか、一方では同時に最適の切断品質の保証するかの選択は、静的切断要素により切断された粒子が格子の下流端に直接配置される動的切断要素に対して形状安定の状態でクランプされ、剛性をもたされるように配置された格子において送られることである。
第２の重要な点は、動的切断要素の切断速度に関する。動的切断要素の切断速度が早くなればなる程、ソフトでかつ可撓性の粒子は撓み生じたり又は切断されないことが少なくなる。その結果ポリマーゲルの前進送り速度と比較して動的切断要素の切断速度が高くなればなる程、切断品質は良好になる。
ゲルストランドの前進送り速度に対する動的切断要素の切断速度の比が切断された粒子の形状及び均一性に影響を有する。これは特に動的切断ユニットが格子型（横断運動）の場合である。
本発明による装置における動的切断ユニットの切断速度は、好ましくはポリマーゲル又はゲルストランドの前進送り速度よりも小さくない。前進送り速度に対する切断速度は、少なくとも２対１かつ特に少なくとも１０対１の比を有することが好ましい。緩やかな切断速度も選択され得るが、かかる切断速度は切断品質に有利な影響を有しない。
【００２０】
第３の主要素は形状安定にクランプされた状態で静的切断要素に対して切断されるべきポリマーゲルを送るための送りユニットである。
この形状安定な送りはバッチ式又は連続的に行われる。
バッチ式送りにおいては、ポリマーゲルは水平プランジャプレス装置によって閉鎖可能な容器を介して切断要素に送られる。このために、ゲルは第１にブロックに粗くプレカットされ、ブロックはそれから容器中に装入される。レバーはシフトするために使用され、即ち充填の途中で容器の前方部分を拡大させ、容器充填作業を容易にするために使用される。容器はその頂部をブレード状のスライダによってシールされかつ容器の前方部分は矩形状のプレスプランジャの前進運動を阻害しない僅かな側圧が存在する範囲で前方に押しつけられるが、それにもかかわらずシールされるスペースが形成され、それによってゲルポリマーブロックはクランプされ、形状安定の状態で切断要素に送られる。
【００２１】
他の好適なバッチ式プロセスにおいて、ポリマーゲルは管状容器から押し出され、管状容器中でポリマーゲルの製造又はポリマーの架橋が行われる。
容器は、適当なシールを備えた取外し可能な蓋及び取外し可能な底部を有する。容器が切断ユニットに送られる場合に、蓋は取り外される。底部は好ましくは心立てフランジ上を容器を通過させることによって取り外される。このプロセスにおいて、容器の底部は好ましくは例えばプラスチック、好ましくはテフロン（登録商標）から成る剪断縁上に押つけられるか又はプラスチックを被覆された又はプラスチックを被覆された、好ましくはテフロン（登録商標）コートされた又はテフロン（登録商標）被覆された剪断縁上に押しつけられ、それによって容器底部は剪断縁の上流に置き去りとなりかつ容器は同時に心立てフランジ上に押圧され、その結果ゲルのポリマー構造は破壊されない。低い容器シール、好ましくはダブテール状のシールが破損されないために、容器は容器に取り付けられた横ローラ及びガイドレールによって、容器底部の取り外し中僅かに持ち上げられ、そして心立てフランジに達した際に心立てフランジ上に下げ戻される。ポリマーゲルの押出は、容器が静的切断要素上に心立てされて配設された心立てフランジ上に来た時に、開始されることができ、そして容器の固定は、例えば、例えば電磁的に、液圧的に又は空気圧的に作動される舌状クランプ部材によって行われる。本発明のこの実施例において、押出はプレスプランジャによって行われ、プレスプランジャは所望の前進速度で容器中に心立てされて導入される。容器中への心立てされた導入を保証するために、プレスプランジャは好ましくはボールソケットに取り付けられ、その結果全方向に可動でかつプランジャの自重はプランジャを垂直位置に降下させる。容器は更に好ましくは心立てテーパを有し、心立てテーパは同様にプレスプランジャの心立てされた導入を容易にする。
【００２２】
しかし、ポリマーゲルは連続的に送られることもできる。これは特に、ポリマーゲルの製造が、例えばヨーロッパ特許第０３７４７０９に類似した、管状反応器中で連続的方法で行われる。連続送りの場合に行われるプロセスは製造物及び作業上の衛生に関して無限の利点を提供する。
【００２３】
本発明による装置の好適な組合せは、次のａ）〜ｄ）から構成される、即ち
ａ）水平に配設されたプレスプランジャ（プレス手段）、容器、静的切断スクリーン及び切断ホィール又は
ｂ）縦型又は横型プレスプランジャ、ポリマーゲルの製造が行われる容器、静的切断スクリーン及び格子形動的切削要素又は
ｃ）連続的実施形態のための、静的切断スクリーン、任意に支持格子及び切断ホィールを備えた連続管状反応器、又は
ｄ）連続的実施形態のための、静的切断スクリーン、任意に支持格子及び格子形動的切断要素を備えた連続管状反応器。
【００２４】
上記の目的は、本発明によればポリマーゲルの規定の粉砕のためのプロセスによって達成され、このプロセスは、重合又はポリマーの架橋の直後にポリマーゲルを均一な寸法のポリマーゲル粒子に切断するために本発明による装置を使用することから構成される。最終的に、ゲルは送りユニットによって形状安定な、クランプされた状態で静的切断要素に送られかつ一定の前方送り速度でそこを押出され、その上得られたゲルストランドは、適当な個所で動的切断要素によって選択された切断速度で所望の寸法（長さ）を有する均一な粒子に切断される。
【００２５】
本発明による装置及びプロセスは、均一な粒子へのポリマーゲルの特定された粉砕を提供し、均一な粒子は、従来技術に比して、各分離及びプロセスステップにおける微粉損失の減少と関連して、良好な洗浄性、制御された化学的変換性、分離性、濾過性、乾燥特性、研磨性のような改善された特性を有する。
本発明によって得られる粒子は、好ましくは正方形の幾何学寸法のプリズム状の粒子であるか又は円筒状の粒子である。プリズム又は円筒の長さは０．１ｍｍから天然の断片長まで変わり得る。しかし、好ましくは切断された長さは０．２ｍｍと１００ｍｍとの間でありかつ更に好ましくは０．４ｍｍと１０ｍｍの間である。粒子の直径は静的切断要素のスクリーンサイズ又はスクリーン網目によって上記のように規制されかつ０．１ｍｍ〜２００ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜１０ｍｍ、更に好ましくは０．４ｍｍ〜１０ｍｍである。
更に好ましくは、切断された粒子は、立体形又はプリズム直径若しくはシリンダ直径に対するプリズム高さ若しくはシリンダ高さの比が１対１である。
【００２６】
本発明による装置及びプロセスは、ポリマーゲル、好ましくは含水ポリマーゲルに、アクリル酸、メタアクリル酸、ヒドロキシルメタアクリル酸のような例えばアクリルポリマー及びアリルポリマー及びアクリルアミドホモポリマー及びそれらの誘導体又はアクリル酸、メタアクリル酸、ヒトキシルメタアクリル酸及びアクリルアミド誘導体の多数の断片から成るコポリマー及び他の共重合可能な又は架橋モノマーに、天然の又は化学的に変形されたプロテイン（例えば、ゼラチン及びその誘導体）をベースとしたポリマーゲルに、又は例えば澱粉、セルロース、アガロース、カラゲナン、キトサン、キサントン、グアルゴム、アクギン酸、ペクチン酸、サックロースゲル、のような天然の又は化学的に変形されたホモー及びヘテロ多糖類をベースとしたポリマーゲルに、及び例えばアルギン酸銅のようなポリ電解質複合物をベースとしてポリマーゲルに、加水分解された架橋無水マレイン酸（即ち、加水分解され、架橋されて、部分的に中性にされた無水マレイン酸メチルビニルエーテルコポリマー又は無水マレイン酸スチレンコポリマー）をベースとしたポリマーゲルに及びカチオン群及び疎水性群を含み得る適当な対イオンを有するＮ−又はアミノ−又はアンモニウム含有ポリマーに有用である。
適当なポリマー及びポリマーゲルは例えば、ヨーロッパ特許出願第０６８１８９号明細書、ヨーロッパ特許出願第０４１５１４１号明細書、ヨーロッパ特許出願第０３７４７０９号明細書、国際出願００／３８６６４号明細書、国際出願９９／３３４５２号明細書、国際出願９９／２２７２１号明細書、国際出願９８／４３６５３号明細書、米国特許第５４９６５４５号明細書、ヨーロッパ特許出願第０３６６９８６号明細書等から知られている。
【００２７】
本発明による装置及びプロセスは、各々好ましくは架橋された、水性ポリマーゲル、特に好ましくは、カチオン群及び任意に疎水性群でもよい適当な対イオンを備えた、より好ましくはＮ−又はアミノ−又はアンモニウム含有ポリマーのために使用される。
【００２８】
本発明による装置の実施例は図１〜図３に表されており、以下これを詳しく説明する。
【００２９】
【実施例】
例１
ａ）ポリマーゲルの記載
この特許の例は、架橋された水性ポリアリルアミンを使用した。結局、１９％の水性ポリアリルアミン溶液（分子量；２０００００）２７７ｋｇがｐＨ１０のエピクロロヒドリン３．１７ｋｇを３０分に亘って２０°Ｃの反応温度で全体を均一に混ぜられた。この混合物は少なくとも３０時間の間室温でゲル化容器中で硬化された。結果は、特別な微粉の生成なしにナイフで粉砕されることができない極端に剪断感度の高いポリマーであった。
【００３０】
ｂ）図１による切断装置を使用する切断作業：
この時点で、ＴＲＥＩＦのムスタング１００−ＣＥ機械が、これらの目的に適する本発明による静的切断要素と動的切断要素とに適用された。閉鎖可能な切断室は上記の架橋されたポリアリルアミン（ポリマーゲル）を充填された。このためにポリマーゲルが既にこの形で準備されるか又は適当なブロックに適当に予備粉砕されていることが必要である。容器は手で充填された。ポリマーゲルを充填された室は続いてレバー機構及び横シールの機能を有する可動プラスチックブロックによってシールされた。ブレード中に形成された可動金属スライドは上方から充填入口を閉ざす。容器の閉鎖圧力は調整可能でありかつポリマーゲルの圧力感度に適合されることができる。容器の一側は開始位置にある引下げられたプレスプランジャによって閉じられる。静的切断要素はプレスプランジャに対向した側にある。プレスプランジャは、容器中に含まれるポリマーゲルに静的切断要素（切断スクリーン）を介して力を作用し、ポリマーゲルを無端のストランドに切断する。しかし、静的切断要素に直接隣接する動的切断要素は、無端のストランドを切断せず、非常に均一なポリマー粒子を切断した。静的切断要素は交叉配置で配設されて張力をかけられたモノワイヤから成る。モノワイヤは適当なガイドを使用してかつ適当に張力をかけられた装置によって張力をかけられた。使用された動的切断要素は張力をかけられた２４本のワイヤを有するスポーク付のホィールであった。スポーク付のホィールの回転速度は調整可能であり、前進送り速度の関数として粒子長さを調整することが可能である。
【００３１】
ｃ）材料及び切断パラメータ：
ピストンはテフロン（登録商標）から成り、製造物に接触するその他の部分はステンレススチールから成る。
ピストン寸法：９６×９６ｍｍ
容器寸法：９６×９６×５５０ｍｍ
横型プラスチックブロックの長さ５９０ｍｍ
前進送り速度３０ｍｍ／ｓ
【００３２】
静的切断要素：
張力をかけられた縦ワイヤの数：４８
張力をかけられた横断ワイヤの数：４８
ワイヤ太さ：０．５ｍｍ
ワイヤ隙間（網目）：１．５ｍｍ（メッシュサイズ）
ワイヤアレンジメント：正方形
切断スクリーンの空域の寸法：９６×９６ｍｍ
ワイヤ材料：１．４５７１（Ｖ−４Ａ）
【００３３】
動的切断要素：スポーク付ホィール
スポーク付ホィールの外径：４６５ｍｍ
外方ホィールのステー幅：１１．５ｍｍ
クリア切断ワイヤ長さ：１８３ｍｍ
ボス外径：７７ｍｍ
ワイヤ太さ：０．５ｍｍ（１．４５７１）
【００３４】
静的切断要素と動的切断要素との間の距離は１ｍｍであった。
切断物の評価：立体粒子サイズ
サイズ：約１．５ｍｍ；実際に微粉はない
【００３５】
こうして製造された粉砕されたポリマーゲルは、２倍の重量のメタノールを混合されかつこれに続いて１５分の間攪拌されかつ沈澱容量及び濾過能力を評価された。結果は表１に集約されている。
【００３６】
例２：
例１に記載された架橋されたポリアリルアミンが使用された。約３０分間室温で硬化された後、尚液体の間に取外し可能なベース及び蓋を備えた管状容器中に充填された。３０時間の掻き混ぜの後、ゲルは図２のような以下に示される装置中で粉砕された。
底部及び蓋の円筒状容器の材料：
（１．４５７１）ステンレススチール。容器の内面は電界研磨されかつＲａ＜０．５μｍの平均粗さを有していた。部分的に架橋された水性ポリマーゲルがプレスされる直前に、底部及び蓋を取外された円筒状容器が心立てフランジを介して切断工具上に移動された。プレスプランジャはテフロン（登録商標）を被覆された１．４５７１ステンレススチールプレートから成る。
【００３７】
容器寸法：
内径：８００ｍｍ
容器長さ：７００ｍｍ
ポリマーゲルの総量：２８０ｋｇ
【００３８】
静的切断要素の寸法：
直径：８００ｍｍ
メッシュサイズ：１．４×１．４ｍｍ；ワイヤ太さ０．４５ｍｍ（ハーバー＆ベッカ）
送りの材料：１．４５７１ステンレススチール
【００３９】
この織られたメッシュはテンションリング上に張られかつ２成分系接着剤を使用して接着された。織られたメッシュは更に支持格子で支持された。
【００４０】
支持格子の寸法：
１００×１００ｍｍの正方形：格子高さ：８０ｍｍ
【００４１】
動的切断要素：
センタで３重に支持された張力を掛けられた縦ワイヤを備えた格子
格子横断長さ：１００ｍｍ
ワイヤ太さ：０．５ｍｍ
材料：１．４４０１ばね鋼線
【００４２】
切断パラメータ：
プレスプランジャの前進送り速度：３０ｍｍ／分
支持格子と切断格子との間の距離：１ｍｍ
切断速度：１００ｍｍ／ｓ
【００４３】
切断物の評価：立体粒子サイズ
粒子サイズ：１．４ｍｍ；実際に微粉はない
【００４４】
こうして製造された粉砕されたポリマーゲルは２倍の重量のメタノールを混合されかつ続いて１５分間攪拌されかつ沈澱容量及び濾過能力を評価された。結果は表１に集約される。
【００４５】
例３：
使用された材料は、架橋剤が１．５７倍使用されたことを除いて例１に類似する架橋されたポリアリルアミンであった。
この架橋されたポリマーゲルは、例１に類似して粉砕された。
このようにして製造された粉砕されたポリマーゲルは、２倍の重量のメタノールを混ぜられかつ続いて１５分間攪拌されかつ沈澱速度及び濾過速度を評価された。この結果は表１に集約されている。
【００４６】
例４：
例１と同様なポリマーが使用されかつ図２による切断装置が使用された。
【００４７】
取外し可能なベースと蓋とを備えた管状容器。
プレスプランジャ：２０ｍｍの厚さのナイロンプレートを備えた１．４５７１材料
容器寸法：
内径：８００ｍｍ
表面仕上げ：電界研磨、粗さ＜０．５μｍ
容器長さ：７００ｍｍ
ポリマーゲル総量：３４０ｋｇ
【００４８】
静的切断スクリーンの寸法：
直径：８００ｍｍ
メッシュサイズ：１．４×１．４ｍｍ；ワイヤ太さ０．２８ｍｍ（ハーパー＆ベッカー）
織物材料：１．４４０１
【００４９】
支持格子：
格子１００×１００ｍｍ；格子高さ：８０ｍｍ
動的切断要素：中央で３重に支持された９本の張力をかけられた縦ワイヤを有する可動フレームにおける切断格子
格子横断長さ：１００ｍｍ
ワイヤ太さ：０．２８ｍｍ
ワイヤの材料：１．４４０１
【００５０】
切断パラメータ：
プレスプランジャの前進送り速度：６０ｍｍ／分
粒子長さ：立体１．４ｍｍ
動的切断格子の切断速度：＝１００ｍｍ／ｓ
【００５１】
こうして製造された粉砕されたポリマーゲルは、２倍の重量のメタノールを混ぜられかつ続いて１５分間攪拌されかつ沈澱容量及び濾過能力を評価された。結果は表１に集約されている。
【００５２】
例５：
切断長さ０．５ｍｍを除いて例２と同様
【００５３】
例６：
切断長さ５ｍｍを除いて例２と同様
【００５４】
例７：
張力をかけられたポリマー織物が静的切断要素として使用されることを除いて、例２と同様
材料：ポリプロピレン（メーカー：ＳＥＦＡＲ／ＣＨ）
型式：セファープロプレックス（ＳｅｆａｒＰｒｏｐｌｅｘ）０５−３３６０／６０；正方形メッシュに織られた織物
寸法：ｗ＝３０ｍｍ；ｄ＝１．０ｍｍ、（ｗ＝メッシュサイズ；ｄ＝繊維太さ）
【００５５】
例８：
例２と同様、しかしＵＨＭＷＰＥ繊維（Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）、ＤＳＭ／ＮＬ）が切断格子のために使用された。
切断されたもの：立体、１．４ｍｍ；実際に微粉はなし）
【００５６】
例９：
使用されたポリマーゲルが重量で５％のカラゲナン溶液であって、この溶液は１分間沸騰させられかつ続いて室温に冷却された。
【００５７】
例１０：
使用されたポリマーゲルがアクリルアミドコポリマーであること以外は例１と同様であった。このポリマーゲルはヨーロッパ特許第４１５１４１号明細書に類似して製造された。
５０リットルの反応器は脱イオンされた２０°Ｃの水１５ｋｇを装入され、続いて５０％（ｗ／ｗ）の水性アクリルアミド溶液１２ｋｇと５０％（ｗ／ｗ）のナトリウムアクリルアミドメチルプロパンスルフォナート溶液４．３ｋｇを装入されかつそれからメチレンビスアクリルアミド０．００２ｋｇを装入された。緊密な攪拌の後に、塩化水素酸がｐＨ５にするために使用された。３０分間窒素による洗浄の後に、重合が開始された。使用さた開始剤は１ｋｇの水に加えられた０．５ｇのＮａ₂Ｓ₂Ｏ₅と１ｇの（ＮＨ₄）₂Ｓ₂Ｏ₈であった。重合は断熱的に行われかつ２時間で終了した。
このゲルは例１に記載された装置で粉砕された。
切断されたものの評価：
粒子長さ：１．５×１．５×２ｍｍ；実際に微粉はない。
【００５８】
例１１：連続的重合：
重合は、ヨーロッパ特許出願第０３７４７０９号明細書に記載された特許例１に類似して実施された。ヨーロッパ特許出願第０３７４７０９号明細書に記載されたモノマー混合物、開始剤コンビネーション及びレリース液が使用された。
直径２００ｍｍで長さ４ｍの垂直テフロン（登録商標）被覆金属管が使用された。最初にテフロン（登録商標）プレートでシールされた管状反応器はその半分にポリマー液を充填されかつこのポリマー溶液は２時間の間断熱下で重合された。それから金属プレートが外されかつ切断工具が取り付けられた。モノマー溶液及び開始剤溶液は高速攪拌器を有する動的攪拌室内の接線方向にポンピングすることによって別々にかつ連続的に均一化されかつそれからこの均一な重合溶液は管状反応器に高圧ピストンポンプによって連続的に送られた。断熱状態は約８０°Ｃまでの温度上昇を引き起こした。送りは６２ｋｇ／時間であった。
静的切断工具は、メッシュサイズ１．４ｍｍかつ２つのフランジの間で予張力をかけられかつ２成分系の接着剤によって接着されたワイヤ太さ０．４５ｍｍの織られた正方形メッシュであった。十字（格子の最も簡単な形状）は静的切断織物を支持するための静的切断織物の下方で管中に溶接された。十字形支持体の寸法：シートメタル厚さ１．５ｍｍ、頂上が円形で、互いに入り組みかつ一緒に溶接された；高さ：５０ｍｍ；ステンレススチール管の外壁に同様に溶接された。
静的切断要素と動的切断要素の距離：１ｍｍ
動的カッタは１６ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で作動する回転切断リングとして実施された。
切断されて得られたポリマーゲルは実際に微粉がなくかつプリズム状の粒子のサイズは１．４×１．４１×２ｍｍであった。
【００５９】
例１２：
例１で製造されたポリマーゲルは、ＬＡＳＫＡＷ−１３０ミートグラインダで粉砕された。
ブレーカプレートの直径：１３０ｍｍ
ポリマーゲルは、サイズ３．５ｍｍの孔を有するブレーカプレートを通してミートグラインダによって力を加えられた。
プレードの数：４個
【００６０】
例１３：
沈澱容量及び濾過能力の決定
こうして製造された粉砕されたポリマーゲルは、２倍の重量のメタノールを混ぜられかつ続いて１５分間攪拌されかつ沈澱容量及び濾過能力を評価される。結果は粒子形状及び粒子寸法とともに表１に集約されている。

【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、水平に配設されたプレスプランジャ（プレス手段）（１）、側方予圧部と蓋（２）とを備えた容器と、切断スクリーンを備えた静的切断要素と、動的切断要素としての切断ワイヤ（４）を備えた切断ホィールとから成る本発明の実施例の斜視図を示す。
【図２】図２は、横型プレスプランジャ（５）と、ポリマーゲルの製造が行われる容器（ゲル化ドラム）（６）と、切断スクリーンと支持格子（７）を備えた静的切断要素と、切断ワイヤガイド（８）を備えた切断格子（７）を有する動的切断要素とから成る本発明による他の実施例の斜視図を示す。
【図３】図３は、図２の切断要素の詳細の斜視図であって、切断スクリーン（７ａ）と静的切断要素の支持格子（７ｂ）と、動的切断要素のガイド（８ｂ）を備えた切断ワイヤ（８ａ）とを示す。
【符号の説明】
１プレスプランジャ
２横予備プレス及び蓋を備えた容器
３切断スクリーンを備えた静的切断要素
４切断ワイヤを備えた切断ホィール
５プレスプランジャ
６ゲル化ドラム
７静的切断要素：切断スクリーン、支持格子
７ａ切断スクリーン
７ｂ支持格子
８動的切断要素：切断格子、切断ワイヤガイド
８ａ切断ワイヤ
８ｂ切断ワイヤガイド

Claims

ポリマーゲルの規定の粉砕のための装置であって、
ａ）スクリーン状に配設され、支持され、予張力をかけられたワイヤ、ロッド、繊維、織物、ステンシル又は形材の形の静的切断要素と、
ｂ）少なくとも１つの前記静的切断ユニットによって得られたゲルストランド又はゲル粒子を裁断するための動的切断要素と、
ｃ）送りがバッチ式又は連続的に行われる場合に、静的切断要素に対してポリマーゲルを保持し、かつ形状安定な状態で送るための送りユニット
とからなり、
取外し可能な蓋と底部を備えつつ内部でポリマーゲルが製造される管状容器（６）からポリマーゲルが押し出され、
まず、切断要素への前記管状容器（６）の送り過程で蓋と底部が取り外され、
この管状容器（６）が、前記静的切断要素（７）上に心立てされて配設された心立てフランジ上に押しつけられた後そこで固定され、そして、所望の前進送り速度で容器中に心立てされて導入されるプレスプランジャ（５）によって前記静的切断要素（７）を介して押圧され、
ポリマーゲルが前記動的切断要素によって所定のサイズを有する均一な粒子に切断される
ことを特徴とする前記装置。
静的切断要素のワイヤ、ロッド、繊維、織物、ステンシル又は形材が、ステンレススチール、鉄、アルミニウム、銅、タンタルを含むコーティングされるか表面仕上げされた合金若しくは非合金鋼、ガラス、炭素、セラミック、硼素、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルフォン、ポリテトラフルオルエチレン又はセルロースから成る、請求項１に記載の装置。
静的切断要素のワイヤ及びロッドが、矩形、正方形、三角形、六角形、円形、十字断面又はそれらの組合せを有し、これらワイヤ及びロッドは、その片面又は両面を偏平にされかつ直径が０．０５ｍｍと１０ｍｍの間である、請求項１に記載の装置。
静的切断要素のワイヤ、ロッド又は繊維が、スクリーンの形に配設されており、スクリーンの網目が三角形、正方形、菱形、台形又は矩形でありかつ辺の長さが０．１ｍｍ〜２００ｍｍである、請求項１に記載の装置。
静的切断要素のワイヤ又は繊維が、使用前に予張力を掛けられる請求項１に記載の装置。
静的切断要素が、相互に保持し合う格子若しくは金網の形に又はスクリーン織物として構成可能なスクリーンの形の支持体を備える、請求項１に記載の装置。
動的切断要素が、案内されかつ張力をかけられる少なくとも１つのワイヤ若しくは繊維、又は粒子長の均一性を改善するために支持若しくは案内され得る織物、又はステンレススチール、鉄、アルミニウム、銅、タンタルを含むコーティングされるか表面仕上げされた合金若しくは非合金鋼、又はガラス、炭素、セラミック、硼素、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルフォン、ポリテトラフルオルエチレン若しくはセルロースから成る、請求項１に記載の装置。
動的切断要素が、回転、回動若しくは往復動するワイヤリングとして配設されて張力をかけられたモノワイヤとして構成されるか、又はボスを有する回転するスポーク付のホィール若しくは作業中往復運動をする格子フレームに配設されて張力をかけられたワイヤ若しくは格子フレームにおいて往復運動をする張力をかけられた金網から成る請求項１に記載の装置。
静的切断要素と動的切断要素との間の距離が１０ｍｍよりも大きくない、請求項１に記載の装置。
送りユニットが、水平のプランジャ押出装置を有する閉鎖可能な容器、ポリマーの製造が行われるための、取外し可能な蓋及び底部と、縦型プレスプランジャ若しくは横型プレスプランジャとを備えた管状容器又は連続管状反応器から成る、請求項１に記載の装置。
ａ）水平に配設されているプレスプランジャ、容器、静的切断スクリーン及び切断ホィール、
ｂ）縦型又は横型プレスプランジャ、ポリマーゲルの製造が行われるための容器、静的切断スクリーン及び格子状の動的切断要素、
ｃ）連続的実施形態において、静的切断スクリーンと、支持格子及び切断ホィールとを備えた連続管状反応器、又は
ｄ）連続的実施形態において、静的切断スクリーン、支持格子及び格子状の動的切断要素を備えた連続管状反応器
とから成る請求項１に記載の装置。
重合又はポリマーの架橋の直後にポリマーゲルを均一なサイズのポリマーゲル粒子に切断するために請求項１に記載の装置を使用する、ポリマーゲルの規定の切断のためのプロセス。
切断されたポリマーゲルが、アクリル酸、メタアクリル酸、ヒドロキシルメタアクリル酸、アクリルアミドホモポリマー及びそれらの誘導体、アクリル酸、メタアクリル酸、ヒドロキシルメタアクリル酸素、アクリルアミド誘導体及び他の共重合可能若しくは架橋モノマーの群の含水ポリマーゲル、天然の若しくは化学的に変形されたプロテインをベースとしたポリマーゲル、澱粉及びセルロース、アガロース、カラゲナン、キトサン、キサンタン、グアルゴム、アルギン酸、ペクチン酸、スクロースゲルから成る群の天然の若しくは化学的に変形されたホモ−及びヘテロ多糖類をベースとするポリマーゲル、高分子電解質複合物をベースとしたポリマーゲル、加水分解され、架橋無水マレイン酸コポリマー若しくはカチオン群並びに疎水性群を含む適当な対イオンを備えたＮ−、アミノ−若しくはアンモニウム含有ポリマーをベースとしたポリマーゲルから成る、請求項１２に記載のプロセス。
ポリマーゲルが、請求項１のｃ）に記載された送りユニットによって、形状安定に、クランプされた状態で請求項１のａ）に記載された静的切断要素に送られかつ一定の前進送り速度でそこを通してプレスされ、それによって得られたゲルストランドが選択された切断速度の関数として動的切断要素によって所望のサイズの均一な粒子に切断される、請求項１２に記載のプロセス。
前方送り速度に対する切断速度の比が、少なくとも２対１である、請求項１４に記載のプロセス。
切断要素に対するポリマーゲルの送りが、閉鎖可能な容器（２）を介して水平のプランジャ押出装置（１）によって行われ、ポリマーゲルは先ず粗いブロックに切断され、これらのブロックがそれから容器（２）中に装入され、レバーが容器充填作業を容易にするために、充填過程で容器の前方部分を広げるために使用され、それから容器はブレード状のスライダによってその頂部をシールされ、そして容器の前方部分が僅かな側圧を受けながら矩形プレスプランジャ（１）の前進運動を損なわない範囲で前方に押圧され、それにもかかわらずシールされた空間が形成され、それによってゲルポリマーブロックが保持されて、形状安定の状態で切断要素に送られる、請求項１４に記載のプロセス。
ポリマーゲルが、０．１ｍｍ〜１００ｍｍのプリズム長さ又は円筒長さと、０．１ｍｍ〜２００ｍｍの直径を有する均一なプリズム形の粒子又は円筒状粒子に切断される、請求項１２に記載のプロセス。
切断された粒子が、立体形状であるか、又は１対１の比をプリズム直径若しくはシリンダ直径に対するプリズム高さ若しくはシリンダ高さについて有する、請求項１２に記載のプロセス。