(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対で一緒に回転するスクリュー軸を含む多軸スクリュー押出機のための混合要素であって、
対となっている前記混合要素間のクリアランスは混合要素の外径に対して０．００２〜０．０５の範囲内であり、前記クリアランスが、空間的な等距離の方法または長手方向等距離の方法に従って構成され；
「ｎｂ」が基礎形状周期の数を表し、「Ｄａ」が前記混合要素の外径を表し、「ｔｂ」が基礎形状の長さを表す場合にｎｂ＝Ｄａ／ｔｂに基づいて、前記混合要素の外径と縦方向に対応する混合要素の長手方向セクションにおける基礎形状周期の数が５．５以上であり、
前記要素は、基礎形状として、一条ねじスクリューのエルドメンジャー形状を有する逆向き輸送供給要素を有し、そのくし部には、前向き輸送溝が設けられており、
前記輸送溝のピッチは、前記混合要素の外径の少なくとも７倍であり、前記溝のピッチは、前記混合要素の長手方向軸線の周囲を溝が完全に一回転するのに必要な軸方向の長さであると理解されることを特徴とする、混合要素。
【請求項２】
前記混合要素の外径と縦方向に対応する長手方向セクションにおける基礎形状周期の数は、５．５以上且つ１０以下であることを特徴とする、請求項１に記載の混合要素。
【請求項３】
前記混合要素の外径と縦方向に対応する長手方向セクションにおける基礎形状周期の数は、７以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の混合要素。
【請求項４】
前記輸送溝のピッチは、前記混合要素の外径の少なくとも９倍であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の混合要素。
【請求項５】
対で一緒に回転する複数のスクリュー軸を含む多軸スクリュー押出機における請求項１〜４のいずれか一項に記載の混合要素の使用。
【請求項６】
対で一緒に回転する複数のスクリュー軸を備える多軸スクリュー押出機であって、前記スクリュー軸は、分散ゾーンとして次の一連のスクリュー要素：
（ｉ）前向き輸送スクリュー要素、
（ｉｉｉ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の混合要素、および
（ｖ）前向き輸送スクリュー要素、
を有する多軸スクリュー押出機。
【請求項７】
前記複数のスクリュー軸は、分散ゾーンとして次の一連のスクリュー要素：
（ｉ）前向き輸送スクリュー要素、
（ｉｉ）少なくとも１つの逆向き輸送スクリュー要素、
（ｉｉｉ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の混合要素、
（ｉｖ）少なくとも１つの逆向き輸送スクリュー要素、および、
（ｖ）前向き輸送スクリュー要素、
を有することを特徴とする、請求項６に記載のスクリュー押出機。
【請求項８】
前記スクリュー押出機は、１つ〜８つの分散ゾーンを含むことを特徴とする、請求項６または７に記載のスクリュー押出機。
【請求項９】
前記混合要素（ｉｉｉ）は、前記スクリュー要素（ｉ）および前記スクリュー要素（ｉｉ）のうちの少なくとも１つよりも小さい外径を有し、且つ、前記スクリュー要素（ｉｖ）および前記スクリュー要素（ｖ）のうちの少なくとも１つよりも小さい外径を有することを特徴とする、請求項６または７に記載のスクリュー押出機。
【請求項１０】
前記混合要素（ｉｉｉ）の固有スループットＡ１は、無次元体積流量Ｑの最大０．８倍であることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載のスクリュー押出機。
【請求項１１】
前記混合要素（ｉｉｉ）の固有スループットＡ１は、無次元体積流量Ｑの最大０．６倍であることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のスクリュー押出機。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれか一項に記載のスクリュー押出機においてプラスチックの塊を押し出す方法。
【請求項１３】
前記混合要素（ｉｉｉ）は、気体、液体または粉末添加剤の分散のために用いられることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プラスチックの塊は、熱可塑性物質またはエラストマーであることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
（コ）ポリカーボネート（（ｃｏ）ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）または少なくとも１つの（コ）ポリカーボネートを含む混合物が熱可塑性物質として用いられることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向セクションあたりの基礎形状周期の数が増え、改善された分散効果を有する、対で一緒に回転するスクリュー軸を含む多軸スクリュー押出機のための混合要素に関する。混合要素は、空間的な等距離の方法または長手方向等距離の方法に従って構成されるクリアランスを示す。本発明はさらに、当該混合要素の多軸スクリュー押出機での使用、当該混合要素を含む対応のスクリュー押出機、および、プラスチックの塊を押し出す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一緒に回転する多軸スクリュー押出機は、長い間知られている。そのようなスクリュー押出機の包括的な概要が、文献［１］＝Kohlgrueber: The Co-Rotating Double-Screw Extruder. Hanser Publishing, Munich, 2007に記載されている。今日のスクリュー押出機は、様々なスクリュー要素が核となる軸上に搭載され得るモジュールシステムを有する。これによって、当業者は、スクリュー押出機を対象となる処理作業に適合させるのが可能になる。この場合、輸送要素、混練要素、および／または混合要素を用いることが可能であり、また互いに組み合わせることが可能である。
【０００３】
たとえば、DE 102007055764 A1では、軸方向に互いに組み合わされた複数のセグメントを含むスクリュー本体を有する、ツインスクリュー押出機のためのスクリューが開示されている。スクリュー本体は、様々な機能を実行する複数のセクション：混練される材料を輸送する輸送セクション、混練される材料を混練する混練セクション、および、混練される材料を加圧して押し出す押出セクション、を軸方向に有する。
【０００４】
多軸スクリュー押出機で実行される必須の作業の１つは、互いに均質に混合され得ない液相または液体添加剤のポリマー溶融物中での分散、または、固体のポリマー溶融物中での分散である。
【０００５】
多軸スクリュー押出機で実行される更なる必須の作業は、気相のポリマー溶融物中での分散である。いわゆる脱気押出機では、気相は、分散ゾーンの下流にある脱気ゾーンで連行剤として機能する。連行剤は、ポリマー溶融物の（改善された）気泡形成を引き起こし、それに応じて、一方ではより大きい自由な脱気表面積を伴い、もう一方では、脱気される揮発性物質（モノマー、オリゴマー、溶媒）の圧力の部分的低下を伴う。この目的のための既知の連行剤としては、水、二酸化炭素、または窒素が挙げられる。
【０００６】
分散の質は、スクリュー押出機の操作挙動において多面的な効果を有する。気体、液体または固体添加剤の不十分な分散は、プラスチックの塊の不均質性の結果として、生産物の質を低下させる。連行剤の分散ゾーンにおける不十分な分散は、脱気ゾーンの下流にある脱気ゾーンにおける脱気性能の低下も引き起こし、よって、プラスチックの塊中のモノマー、オリゴマーおよび溶媒の所望する残留濃度を達成するのを潜在的に不可能にする。
【０００７】
不十分な分散は、回転速度を増加させることによって、または、スループットを減らすことによって緩和されうる。この２つの対策の欠点は、スクリュー押出機で処理されるプラスチックの塊の温度の増大をもたらし、したがって、破壊力学の増大により生産物の質を低下させる。
【０００８】
DE 4134026 A1は、充填剤および液体添加剤をポリマー溶融物に分散するのに適した混合要素を開示している。これらの混合要素の形状は、エルドメンジャー形状（Ｅｒｄｍｅｎｇｅｒ  ｐｒｏｆｉｌｅ）の、逆向き輸送一条ねじ輸送要素に基づいており、そのくし部の列に前向き（ａｃｔｉｖｅ）輸送溝を有する。そのような混合要素は、当業者には、歯状混合要素（ＴＭＥ）として知られている。
【０００９】
DE 4134026 A1は歯状混合要素を開示しており、その歯状混合要素では基礎形状のピッチが歯状混合要素の外径の０．２〜０．３５倍であり、ピッチは、スクリューの輪郭が完全に一回転するのに必要な軸方向の長さを意味すると理解される。溝のピッチは、歯状混合要素の外径の２．５〜６倍とされる。
【００１０】
JP 2001310369 A には、基礎形状のピッチが歯状混合要素の外径の０．１〜０．５倍である歯状混合要素が開示されている。
【００１１】
JP 2012 213996 Aには、基礎形状のピッチが歯状混合要素の外径の０．１〜０．３倍である歯状混合要素が開示されている。
【００１２】
WO 2009/051279 A1には、基礎形状のピッチが外径の０．５０〜１．５０倍である混合要素が開示されている。混合要素は、基礎形状周期あたり１０〜３０個の溝を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】DE 102007055764 A1
【特許文献２】DE 4134026 A1
【特許文献３】JP 2001 310369 A
【特許文献４】JP 2012 213996 A
【特許文献５】WO 2009/051279 A1
【特許文献６】DE 3429960
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Kohlgrueber: The Co-Rotating Double-Screw Extruder. Hanser Publishing, Munich, 2007
【非特許文献２】Process Technology, VDI Publishing, Duesseldorf, 2013
【非特許文献３】Schnell, “Chemistry and Physics of Polycarbonates,” Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, pp. 33-70
【非特許文献４】Young & Crane et al.,1996
【非特許文献５】H. Burttschel et al., J. Am. Water Works Assoc., 51: 205 (1959), “Chlorine Derivative of Phenol Causing Taste and Odor” and C. Joll et al., Curtin University of Technology, Centre for Applied Organic Geochemistry, “The Chemistry of Halophenol Tastes in Perth Drinking Water”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、DE 4134026 A1に従った歯状混合要素での気相の分散において、形成された気泡の大きさが均質でなく、特に、より大きい気泡が定期的に発生することが観察された。大きい気泡は、その表面積−体積の比が極端に小さい点で弊害をもたらし、下流の脱気ゾーンに提供される脱気のための表面積が制限される結果をもたらす。さらに、気相をポリマー溶融物に添加する際に、歯状混合要素の領域では、気相を多少なりとも小さい気泡へ実際に分散させる前に添加した気相を事前分散させるために、歯状混合要素の外径に対応する軸方向の長さのみが必要であることが観察された。
【００１６】
よって、先行技術を出発点に、本発明の目的は、特に気体添加剤の、可能な限り最も効果的な分散を、可能な限り最も低いエネルギー入力および可能な限り最も高いスループットで可能にする、多軸スクリュー押出機のための混合要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、対で一緒に回転する複数のスクリュー軸を含む多軸スクリュー押出機のための本発明に係る混合要素であって、対となる混合要素間のクリアランスが混合要素の外径に対して０．００２〜０．０５の範囲内となるように構成され、クリアランスが空間的な等距離の方法または長手方向の等距離の方法に従って構成され、混合要素の外径と縦方向に対応する混合要素の長手方向セクションにおける基礎形状周期の数が５．５以上であることを特徴とする混合要素を提供することによって達成された。
【００１８】
驚くことに、長手方向セクションあたりの基礎形状周期の数が先行技術に対して増えた混合要素は、同じエネルギー入力および同じスループットで改善された分散をもたらすことが分かった。
【００１９】
驚くことに、互いのクリアランスが空間的な等距離の方法または長手方向等距離の方法に従って構成された対になっている混合要素は、軸方向におけるクリアランスがより大きくエネルギー入力がより低くても良好な分散効果を示し、軸方向におけるクリアランスがより大きくそれ故に歯の厚さがより小さくても、製造での使用に関して十分な機械的安定性を示すことも分かった。
【００２０】
気体、液体または固体添加剤ならびに連行剤の改善された分散により、改善された均質性およびモノマー、オリゴマーおよび溶媒の残留物の低下に関して、プラスチックの塊のより良好な生産物の質を達成することが可能になる。改善された分散およびそれに対応する生産物の質の改善が必要でない場合は、以前の生産物の質に戻るまで回転速度を落とすことができ、その結果、プラスチックの塊の温度がより低くなり、スクリュー押出機の特定のエネルギー必要量が低下する。または、以前の生産物の質が戻るまでスループットを増やすことができ、その結果、一方ではプラスチックの塊の温度がより低くなってスクリュー押出機の特定のエネルギー必要量が低下し、もう一方ではプラスチックの塊の生産量あたりの固定コストが低下する。
【００２１】
したがって、本発明による混合要素の使用によって、特定のエネルギー入力を低下させて生産物の質を高めること、または、生産物のスループットを増やしそれにもかかわらず先行技術に匹敵する分散を達成することが可能になる。
【００２２】
本発明の意義でのスクリュー押出機という用語は、二軸押出機、多軸押出機またはリング押出機を意味すると理解される。以下で、スクリュー押出機という用語は、これら３種類のスクリュー押出機の総称として用いられる。スクリュー押出機は、原則的に軸方向に平行で互いにかみ合うシリンダー孔を２つ以上有する１または複数のシリンダーと、対で一緒に回転する連結した２つ以上のスクリュー軸と、を含む。スクリュー軸は、輸送要素、混練要素および／または混合要素のあらゆる所望されるコンビネーションを有しうる。
【００２３】
輸送要素（上記文献［１］、ｐｐ．２２７〜２４８を参照）は、スクリューの輪郭が、軸方向に連続的にらせん状に巻きつけられ、前に動かされることを特徴とする。輸送要素は、右回りまたは左回りとしうるものであり、スクリュー押出機の回転の方向によって、前向き輸送または逆向き輸送であり得る。輸送要素のピッチＴは、好ましくは外径の０．１倍〜１０倍の範囲内であり、ここで、ピッチとは、スクリューの輪郭が完全に一回転するのに必要な軸方向の長さを意味すると理解される。実用的な理由により、輸送要素の軸方向の長さは、好ましくは、Ｔ／Ｚの全倍数で実装され、ここで、Ｚは回転の数である。
【００２４】
混練要素（上記文献［１］、ｐｐ．２２７〜２４８を参照）は、スクリューの輪郭が、それぞれが溝によって他から分離されているニーディングディスクによって、軸方向に断続的に前に動かされる。ニーディングディスク間のオフセット角度ＯＡは、好ましくは１０度〜１８０度の範囲内である。ニーディングディスクの配置は、右回りまたは左回りとしうる。スクリュー押出機の回転の方向によって、混練要素は前向き輸送、供給ニュートラルまたは逆向き輸送としうる。ニーディングディスクの軸方向の長さＬＫは、好ましくは外径の０．０２〜２倍の範囲内である。２つの隣接するニーディングディスク間の溝の軸方向の長さＬＧは、好ましくは外径の０．００１〜０．１倍の範囲内である。本発明の意義では、混練要素のピッチＴは、ニーディングディスクが完全な一回転を断続的に行うのに必要な軸方向の長さを指すと理解され、すなわち、Ｔ＝３６０／ＯＡ＊（ＬＫ＋ＬＧ）である。混練要素のピッチＴは、好ましくは外径の０．１〜１０倍の範囲内である。実用的な理由により、混練要素の軸方向の長さは、好ましくは、Ｔ／Ｚの全倍数で実装され、ここで、Ｚは回転の数である。
【００２５】
他の方法の中では、混合要素（上記文献［１］、ｐｐ．２２７〜２４８を参照）は、スクリューのくし部に開口を有する輸送要素を構成することで形成され得る。そのような混合要素は、右回りまたは左回りであり得る。そのような混合要素のピッチＴは、好ましくは外径の０．１〜１０倍の範囲内である。輸送要素と同様に、混合要素の軸方向の長さは、好ましくは、Ｔ／Ｚの全倍数で実装される。開口は好ましくはＵ形状またはＶ形状の溝形状である。混合要素の溝は、好ましくは、前記混合要素が基づいている輸送要素のピッチに対して軸方向に平行または逆行輸送で配置される。混合要素のもととなった輸送要素のピッチならびに溝の数、形およびピッチ次第で、混合要素は前向き輸送、供給ニュートラルまたは逆向き輸送としうる。溝のピッチは、混合要素の長手方向軸線の周囲を、溝が完全に一回転するのに必要な軸方向の長さであると理解される。
【００２６】
混合要素はさらに、ニーディングディスクに開口を伴う混練要素を構成することで形成される。そのような混合要素は、右回りまたは左回りであり得る。そのような混合要素のピッチＴは、好ましくは外径の０．１〜１０倍の範囲内である。混練要素と同様に、混合要素の軸方向の長さは、好ましくは、Ｔ／Ｚの全倍数で実装される。開口は好ましくはＵ形状またはＶ形状の溝形状である。混合要素の溝は、好ましくは、前記混合要素のもとである混練要素のピッチに対して軸方向に平行または逆行輸送で配置される。混合要素のもとになった混練要素のピッチならびに溝の数、形およびピッチ次第で、混合要素は前向き輸送、供給ニュートラルまたは逆向き輸送であり得る。溝のピッチは、混合要素の長手方向軸線の周囲を、溝が完全に一回転するのに必要な軸方向の長さであると理解される。
【００２７】
混合要素はさらに、開口を有するピッチレスリングの交互列によって形成される（上記文献［１］、ｐｐ．２２７〜２４８を参照）。交互とは、対となった軸において、軸上のリングが軸方向に交互になっているという意味である。リングの外径は、好ましくは、シリンダーの内径の０．９〜０．９９８倍の範囲内である。開口は好ましくはＵ形状またはＶ形状の溝形状である。混合要素の溝は、好ましくは、軸方向に平行、順輸送、または逆行輸送で配置される。溝のピッチは、混合要素の長手方向軸線の周囲を、溝が完全に一回転するのに必要な軸方向の長さとして理解される。そのような混合要素は、当業者には、歯状ブロック（ＴＢ）または歯状ブロック要素（ＴＭＥ）として知られている。
【００２８】
混合要素のもととなった輸送要素、混練要素または歯状ブロックの形状は、本発明の意義において、混合要素の基礎形状または省略して単に基礎形状と呼ばれる。
【００２９】
基礎形状周期の長さｔｂは、本発明の意義において、混合要素のもととなった輸送要素、混練要素または歯状ブロックの最小形状反復単位の軸方向の長さを指すよう理解される。
【００３０】
一条ねじ輸送要素では、基礎形状周期の長さｔｂは、ピッチＴに等しく、すなわちｔｂ＝Ｔである。二条ねじ輸送要素では、基礎形状周期の長さｔｂは、ピッチＴの半分に等しく、すなわちｔｂ＝Ｔ／２である。概して、回転数Ｚを有する輸送要素の基礎形状周期の長さｔｂは、ピッチＴを回転数Ｚで割った数に等しく、すなわちｔｂ＝Ｔ／Ｚである。
【００３１】
一条ねじ混練要素では、基礎形状周期の長さｔｂは、ピッチＴに等しく、すなわちｔｂ＝Ｔである。二条ねじ混練要素では、基礎形状周期の長さｔｂは、ピッチＴの半分に等しく、すなわちｔｂ＝Ｔ／２である。概して、回転数Ｚを有する混練要素の基礎形状周期の長さｔｂは、ピッチＴを回転数Ｚで割った数に等しく、すなわちｔｂ＝Ｔ／Ｚである。
【００３２】
歯状ブロックでは、基礎形状周期の長さｔｂは、対となった軸上のリングの一回の交互に必要な長さと理解される。
【００３３】
本発明の意義では、基礎形状周期の数ｎｂは、混合要素の外径Ｄａと縦方向に対応する軸方向の長さを基礎形状周期の長さで割ったものを指し、すなわちｎｂ＝Ｄａ／ｔｂであると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、DE 4134026 A1による標準的な歯状混合要素（ＴＭＥ）を示し、基礎形状周期の数は３．７５に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の３．２０倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図２】図２は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は５．６３に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の３．２０倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図３】図３は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の３．２０倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図４】図４は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の６．３９倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図５】図５は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の７．９９倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図６】図６は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の９．５９倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図７】図７は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の３．２０倍であり、溝がコア径まで延びている。左図は側面図、右図は等角図である。
【図８】図８は、歯状混合要素の本発明に従った一変形を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の３．２０倍である。左図は側面図、右図は等角図である。
【図９】図９は、歯状混合要素の対を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の７．９９倍である。上図は歯状混合要素の対の側面図、下図はセクションＡの拡大図である。軸方向の距離の増大がクリアランス戦略として用いられ、ここで、混合要素の対の間の軸方向のクリアランスｓ＿ａは放射状のクリアランスｓ＿ｒよりもかなり小さい。放射状のクリアランスｓ＿ｒは、スクリュー外径の０．００９倍である。
【図１０】図１０は、本発明に従った歯状混合要素の対を示し、基礎形状周期の数は７．５１に等しく、その溝ピッチは混合要素の外径の７．９９倍である。上図は歯状混合要素の対の側面図を示し、下図はセクションＡの拡大図を示す。空間的な等距離がクリアランス戦略として用いられ、２つの混合要素間に均等な放射状クリアランスｓ＿ｒおよび軸方向クリアランスｓ＿ａをもたらす。放射状のクリアランスｓ＿ｒおよび軸方向のクリアランスは、スクリュー外径の０．００９倍である。驚くことに、互いのクリアランスが空間的な等距離の方法または長手方向等距離の方法に基づいて構成された対になっている混合要素は、軸方向におけるクリアランスがより大きくそれ故にエネルギー入力がより低くても良好な分散効果を示し、軸方向におけるクリアランスがより大きくそれ故に歯の厚さがより小さくても製造での使用に関して十分な機械的安定性を示すことがわかった。
【図１１】図１１は、本発明に従った脱気押出機の分散ゾーンの基本的な構造を示す。
【図１２】図１２は、プレキシグラス押出機の試験構造を示す。
【図１３】図１３は、ＴＭＥ型の混合要素を示す。
【図１４】図１４は、二軸押出機のシリンダー内にある本発明に従った歯状混合要素の対を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明に従った混合要素の好ましい実施形態では、混合要素の外径と縦方向に対応する長手方向セクションにおける基礎形状周期の数ｎｂが５．５以上、好ましくは７以上であって、１０以下である。１０を超える値では、スクリューのくし部またはニーディングディスクの強度が十分には確保されないことが分かった。
【００３６】
特に好ましい実施形態において、本発明に従った混合要素は、一条ねじのスクリューエルドメンジャー形状の逆向き輸送供給要素の基礎形状を有し、そのくし部には前向き輸送溝（ａｃｔｉｖｅ−ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ  ｇｒｏｏｖｅｓ）が設けられている。これらの混合要素は、当業者には、いわゆる歯状混合要素（ＴＭＥ）として知られている。本発明に従った歯状混合要素の前向き輸送溝のピッチは、好ましくは混合要素の外径の少なくとも７倍、特に好ましくは混合要素の外径の少なくとも９倍である。歯状混合要素は、あらゆる所望の数の溝を有し得る。溝の数は好ましくは６〜２０、および特に好ましくは８〜１６の範囲内である。溝はＵ形状またはＶ形状であり得る。
【００３７】
さらに好ましい実施形態では、本発明に従った混合要素は、開口が存在するピッチレスリングの交互列の基礎形状を有する。これらの混合要素は、当業者には、歯状ブロック（ＴＢ）またはＴＭＥとして知られている。歯状ブロックは、あらゆる所望の数の開口を有し得る。開口の数は好ましくは６〜２０、および特に好ましくは８〜１６の範囲内である。開口は好ましくはＵ形状またはＶ形状の溝の形状を有する。
【００３８】
本発明に従った混合要素の多軸スクリュー押出機における使用も、本発明の主題である。
【００３９】
本発明に従った混合要素は、好ましくは二軸スクリュー押出機で用いられる。この場合、本発明に従った混合要素は、他のスクリュー要素、特に輸送要素、混練要素および／または混合要素と組み合わされ得る。
【００４０】
次の一連のスクリュー要素を分散ゾーンとして有する２または複数のスクリュー軸を含むスクリュー押出機も本発明の主題である：
（ｉ）前向き輸送スクリュー要素、好ましくは前向き輸送供給要素または前向き輸送混練要素、
（ｉｉｉ）本発明に従った混合要素、および
（ｖ）前向き輸送スクリュー要素、好ましくは前向き輸送供給要素または前向き輸送混練要素。
【００４１】
好ましい実施形態では、スクリュー軸は、次の一連のスクリュー要素を分散ゾーンとして含む：
（ｉ）前向き輸送スクリュー要素、好ましくは前向き輸送供給要素または前向き輸送混練要素、
（ｉｉ）少なくとも１つの逆向き輸送スクリュー要素、好ましくは逆向き輸送供給要素または逆向き輸送混練要素、
（ｉｉｉ）本発明に従った混合要素、
（ｉｖ）少なくとも１つの逆向き輸送スクリュー要素、好ましくは逆向き輸送供給要素または逆向き輸送混練要素、および
（ｖ）前向き輸送スクリュー要素、好ましくは前向き輸送供給要素または前向き輸送混練要素。
【００４２】
スクリュー押出機は、上述の一連の（ｉ）〜（ｖ）を含む複数の分散ゾーンを有し得る。スクリュー押出機は、好ましくは１〜８、特に好ましくは１〜６、および最も好ましくは１〜４の分散ゾーンを有する。分散ゾーンは、添加剤、好ましくは連行剤を、ポリマー溶融物にできるだけ細かく分散させる役割を果たす。
【００４３】
輸送要素、混練要素、および／または混合要素は、スクリュー要素（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｖ）、および（ｖ）として使用され得る。輸送要素または混練要素は、好ましくはスクリュー要素（ｉ）および（ｖ）として用いられる。輸送要素は、好ましくはスクリュー要素（ｉｉ）および（ｉｖ）として用いられる。
【００４４】
１または複数の逆向き輸送の圧力消費スクリュー要素（ｉｉ）を組み込むことで、好ましくは（ｉｉ）の下流で供給される、分散される気体添加剤が上流の方向に逃げることを防止し得る。本発明に従った混合要素（ｉｉｉ）を含む分散ゾーンの部分的な領域における圧力レベルは、１または複数の圧力消費スクリュー要素（ｉｖ）を用いることで調節され得る。
【００４５】
混合要素（ｉｉｉ）は、好ましくはスクリュー要素（ｉ）および（ｉｉ）のうちの少なくとも１つならびにスクリュー要素（ｉｖ）および（ｖ）のうちの少なくとも１つよりも小さい外径を有する。
【００４６】
スクリュー押出機の重要な操作パラメーターは、体積流量Ｖ（単位［ｍ３／ｓ］）である。異なるサイズのスクリュー押出機で同一操作挙動を得るために、押出機は、同一の無次元体積流量Ｑ（単位［1］）で操作されなくてはいけない。上記文献［１］のｐｐ．１２９〜１４６で示される通り、無次元体積流量Ｑは、体積流量Ｖを押出機の回転速度ｎ（単位［１／ｓ］）およびシリンダーの内径Ｄｇの３乗（単位［ｍ３］）の積で割ることで計算される。これによって次の数式が与えられる：Ｑ＝Ｖ／（ｎＤｇ３）。文献［２］＝Process Technology, VDI Publishing, Duesseldorf, 2013のｐｐ．５３〜６６に記載されるように、複合押出機の典型的な無次元スループットは、Ｑ＝０．０６〜０．１５の範囲内であり、脱気押出機の典型的な無次元スループットはＱ＝０．０３〜０．０６の範囲内である。
【００４７】
スクリュー要素の重要な操作パラメーターは、その無次元固有スループットＡ１（単位［1］）である。無次元固有スループットＡ１とは、スクリュー要素がプラスチックの塊で完全に充填され、スクリュー要素に沿った圧力勾配が０に等しい時に、スクリュー要素によって達成される無次元スループットを指すと理解される。スクリュー要素の形状によって、スクリュー要素は正の数Ａ１、Ａ１＝０または負の数Ａ１を有し得る。前向き輸送供給および混練要素は、正の数Ａ１を有する。後ろ向き輸送供給および混練要素は、負の数Ａ１を有する。ニーディングディスクが互いに９０度ずつずらされたスペーサースリーブまたは二条ねじ混練要素の場合、無次元固有スループットはＡ１＝０である。混合要素では、無次元固有スループットは、溝のピッチを負の数と正の数の固有スループットの間で選択することで調節され得る。無次元固有スループットＡ１がスクリュー押出機全体で無次元体積流量Ｑ以下であるスクリュー要素は、スクリュー押出機のプラスチックの塊で常に充填されている。無次元固有スループットＡ１がスクリュー押出機全体で無次元体積流量Ｑを超えるスクリュー要素は、スクリュー押出機で充填または部分的に充填され得る。
【００４８】
本発明に従った混合要素の固有スループットＡ１は、無次元体積流量Ｑの、好ましくは最大で０．８倍、および特に好ましくは最大で０．６倍である。これは、本発明に従った混合要素は些細な機能不全または低キャパシティ利用の場合でも十分な程度まで充填される点で有利である。
【００４９】
本発明に従ったスクリュー押出機でプラスチックの塊を押し出す方法も本発明の主題である。
【００５０】
プラスチックの塊は、変形可能な塊であると理解される。プラスチックの塊の例としては、ポリマー溶融物、主に熱可塑性物質およびエラストマー、ポリマー溶融物の混合物、またはポリマー溶融物と固体、液体もしくは気体との分散物が挙げられる。
【００５１】
本発明に従ったプラスチックの塊を押し出す方法では、混合要素（ｉｉｉ）は、好ましくは気体、液体または粉末添加剤、および特に好ましくは気体連行剤を、プラスチックの塊に分散させるために用いられる。特に好ましい連行剤は窒素である。
【００５２】
本発明に従って、生産物を保護しながら高能率で押し出され得るプラスチックの塊の例としては、懸濁液、ペースト、ガラス、セラミックの塊、溶融形態の金属、プラスチック、プラスチック溶融物、ポリマー溶液ならびにエラストマーおよびゴムの塊が挙げられる。
【００５３】
プラスチックおよびポリマー溶液が好ましくは用いられ、特に好ましくは熱可塑性ポリマーが用いられる。熱可塑性ポリマーとしては、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、特にポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、フルオロポリマー、特にポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、特にポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリイミド、ポリアクリレート、特にポリ（メチル）メタクリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレン重合物、特にポリスチレン、スチレン共重合体、特にスチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の群のうち少なくとも１つの物質、およびポリ塩化ビニルが好ましくは用いられる。上記のプラスチックのいわゆる混合物を用いるのも好ましく、つまり、２つ以上のプラスチックの組合せと当業者には理解される。特に好ましくは、本発明に従った方法は、ポリカーボネートの生産および配合に用いられる。このことは、黄色度（ＹＩ）によって非染色ポリカーボネートで測定されるポリカーボネートの色の側面で有利である。
【００５４】
既知の通り、ポリカーボネートは、界面プロセスまたは溶融物のエステル交換プロセスに従って生産され得る。双方の生産プロセスでは、残留量のモノマー、オリゴマーおよび／または溶媒を含有するポリカーボネートが得られる。本発明に従った方法は、少なくとも部分的にこれら揮発性成分を取り除くのに適している。
【００５５】
ポリカーボネートを生産する界面プロセスでは、クロロベンゼンおよびジクロロメタンといった芳香族塩化炭化水素を含む溶媒が用いられ、最終生産物におけるその残留量は、ポリカーボネートに有害な効果を有するために望ましくない。本発明に従った混合要素（ｉｉｉ）の向上した分散効果によれば、残留濃度をさらに低下させることができ、または、先行技術の方法よりも遅い押し出し機の回転速度を用いることで熱による損傷および分解生産物の生産が防止され得る。熱による損傷を回避しながらの効果的なポリカーボネート溶液濃度および溶媒残留物の蒸発は、有益な光学特性を有するポリカーボネートを得るために非常に重要である。
【００５６】
相界面プロセスに従ったポリカーボネート合成の方法は、文献、たとえばSchnell, “Chemistry and Physics of Polycarbonates,” Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, pp. 33-70、では広く説明されている。
【００５７】
相界面プロセスでは、ビスフェノール（または各種フェノールの混合物）のジナトリウム塩を最初にアルカリ水溶液（または懸濁液）内に置き、混合物を次いで不活性の有機溶媒または有機混合物の存在下でホスゲン化し、それにより第２の相を形成する。有機相に主に存在する結果のオリゴカーボネートを、適切な触媒を用いて、有機相に溶解した高分子量ポリカーボネートまで濃縮する。最後に、有機相を分離し、残留量のナトリウムおよび触媒を除去するために多段プロセスで洗浄する。反応後、有機相は通常１０〜２０重量％のポリカーボネートを含有する。
【００５８】
次いで、ポリカーボネートは、有機相から単離されなくてはいけない。ポリカーボネート溶液を濃縮してポリカーボネートを単離する従来の方法は、特許文献や参考書で説明されており、当業者には既知である。ポリカーボネートの溶液からの単離は、好ましくは温度または真空を利用して溶媒を蒸発させることで実行される。溶媒の蒸発後に融液相を直接得るために、この方法では、クロロベンゼンなどの高い沸点（＞１００℃）の溶媒の使用が必要となる。反応の間に溶媒中のポリマーの溶解度を向上させるために、１または複数の高沸点溶媒および低沸点のジクロロメタンの混合物も用いられる。ジクロロメタンと高沸点溶媒の重量比は、通常およそ１：１である。
【００５９】
検知可能な残留溶媒内容物を一切含まないでポリカーボネートを生産するための可能な方法は、エステル交換プロセスに従った生産である。この方法も、Schnell, “Chemistry and Physics of Polycarbonates”で説明されている。この方法では、モノマー、ビスフェノール、または各種ビスフェノールの混合物を、ジアリールカーボネートまたは各種ジアリールカーボネートの混合物と平衡反応で反応させる。この反応で、フェノールまたはフェノールの混合物が副産物として生産される。所望の分子量は、これらフェノールを除くことで徐々に達成される。
【００６０】
エステル交換プロセス後に生産されるポリカーボネートは、反応で生産されたフェノール、ならびに、残留量のビスフェノールモノマーおよびジアリールカーボネート（ジフェニルカーボネート等）を必ず含有する。残留量のジフェニルカーボネートは、たとえば、２００〜７００ｐｐｍの範囲内である。これらの物質も有害な効果を有する。それらは、射出成形および押出形成などのプロセスの間にプロセッサーによって部分的に放出され、不快臭および環境汚染につながる。射出成形では、さらに、それらは積層物の形成にもつながる可能性があり、よって、耐用期間が低下する。食品と接触すると、それらはポリカーボネートから食品にも移る可能性があり、味の変化を引き起こす。特に水は味の変化の影響を受けやすい。特にフェノールは、ポリカーボネートからできた食品容器が洗浄および／または除菌の際に塩素または臭素イオンの存在下で塩素活性剤（ｃｈｌｏｒｏａｃｔｉｖｅ  ａｇｅｎｔｓ）または強酸化剤と接触すると、ハロゲン化フェノールを形成しやすい。水中のフェノールの味覚閾値は文献で１０μｇ／Ｌ（Young & Crane et al.,1996）とされており、ハロゲン化フェノールの味覚閾値は当該閾値よりもおよそ５００倍低い（H. Burttschel et al., J. Am. Water Works Assoc., 51: 205 (1959), "Chlorine Derivative of Phenol Causing Taste and Odor" and C. Joll et al., Curtin University of Technology, Centre for Applied Organic Geochemistry, "The Chemistry of Halophenol Tastes in Perth Drinking Water"）。よって、ポリカーボネート中フェノールの残留量は、飲料水に特に望まれない効果を有する。
【００６１】
ポリカーボネートを生産する更なる可能な方法としては、ピリジンまたはピリジンおよびクロロベンゼンの混合物の存在下でビスフェノールをホスゲン化させることがあり、たとえばUS314432に記載されている。その強烈で不快な臭いのために、残留量のピリジンを含有するポリカーボネートは、食製品への適用には完全に不適切である。
【００６２】
ハロゲン化溶媒は、フェノールおよびそのハロゲン化誘導体と同様に低い知覚閾値を示す。低い分散定数のために溶解度はより低く、移動はより遅いが、ハロゲン化溶媒は、条件次第で水に移ることが可能であり、味の変化を引き起こす。味覚試験では、試験対象は、水中クロロベンゼンが１ｐｐｂという低いレベルで味の変化を検知した。そのような味の変化を確実に除外するために、ポリカーボネートからできた飲料水ボトルに残留するクロロベンゼン含量は、１０ｐｐｍより低くなくてはいけない。
【００６３】
ポリカーボネートを生産するための更なる可能性としては、相界面での反応を行い、続いて、揮発性成分を除くために、加熱された気体、主に水蒸気、の注入により有機溶媒からポリカーボネートを単離することがある。このプロセスでは、ポリカーボネート溶液に担体気体がスプレーされ、ポリカーボネートは固体、主に水性懸濁液として沈殿する。他の単離方法としては、結晶化および沈殿、ならびに、固体相の溶媒残留物のベイクアウトが挙げられる。後者の方法は、溶媒としてジクロロメタンの使用を要する。しかし、ジクロロメタンは処理の間に残留水分と一緒に塩酸を分解することが知られており、それによってポリカーボネートの変色および工具の腐敗を引き起こし得るため、ポリカーボネート中のジクロロメタン残留物は、特に悪影響を有する。上昇された温度では、ジクロロメタンは、再処理の間の変色およびゲル形成などの質の低下も引き起こし得る。
【００６４】
相界面プロセスで必要となる塩素および一酸化炭素からのホスゲンの生産では、任意で存在する補助成分のメタンが四塩化炭素に転化することが知られている。スプレープロセスでは、高沸点の四塩化炭素の濃度が低沸点のジクロロメタンに対して上昇し、スプレープロセスの後に、四塩化炭素の残留含量が最大２ｐｐｍの範囲となりうる結果となる。当業者には知られている通り、生産物中の四塩化炭素の残留量は、特に望まれない。
【００６５】
さらなる方法は、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼンまたは各種キシレンなどの芳香族で非塩化の芳香族化合物の蒸気をジクロロメタン中のポリカーボネート溶液に注入し、続いて固化および乾燥させることで、ポリカーボネートを溶液から単離することであり、たとえばDE 3429960に記載されている。芳香族化合物の残留物も、味の変化を引き起こす効果を有し得る。四塩化炭素およびジクロロメタンの安全な除去のための方法は、DE 3429960に記載されていない。この方法の顕著な欠点は、産業での実現で明らかとなる。このため、経済および環境保護の理由から、物質サイクルを閉じることが必須である。とりわけ、使用される芳香族物質は、ポリカーボネートからの除去後にプロセス内へリサイクルされなくてはいけない。熱的に不安定なビスフェノールなどのポリカーボネートの低分子量成分は、乾燥の際に溶媒と一緒に蒸発する。これらは、サイクルの中で熱的、および任意で酸化的に、ストレスの影響を受けうる。たとえばビスフェノールを熱的ストレスのもとで有色、主に黄色化合物に転化させる方法が当業者に知られている。これらの色の付いた化合物は、サイクル中に色が付き、その結果、持続的な操作では、生産されたポリカーボネートの色に持続的な劣化を引き起こす。
【００６６】
芳香族炭化水素および塩化炭化水素などの高沸点溶媒の残留物も悪影響を有し得る。これらは、射出成形および押出形成などのプロセスの間にプロセッサーによって部分的に放出され、それにより不快臭および環境汚染につながる。射出成形では、さらに、それらは積層物の形成にもつながり、よって、耐用期間が低下する。食品と接触すると、これらの物質はポリカーボネートから食品にも移る可能性があり、味の変化を引き起こす。味覚に対するマイナスな効果は、ポリカーボネート中１０ｐｐｍ以上の芳香族塩化炭化水素といった少量の残留濃度で検知され得る。
【００６７】
既知の蒸発方法では、ポリカーボネート溶液を、かすかな過剰圧力下で沸点を超える温度まで繰り返し加熱し、次いで、これらの過熱溶液を容器内に広げ、容器内の圧力は、対応する溶液中の蒸気圧よりも低い。反応後の溶液中のポリカーボネート濃度が比較的低いため、方法の繰り返しが概して望ましく、この繰り返しによって過剰な過熱を防止することが可能となる。ポリカーボネート溶液の、装置を用いた蒸発の一般的方法は、当業者には既知である。たとえば、過熱された溶液を、分離機へつながる加熱されたらせん管へ広げ得る。
【００６８】
特定のポリカーボネート濃度（およそ６０重量％）より高いと、高粘度のためにフラッシュ蒸発による気化が難しくなる。概して、他の方法、装置および機械で残留溶媒を除去するのが好ましい。
【００６９】
本発明に従ったスクリュー押出機は、揮発性成分を除去するのに用いられ得る。連行剤は、好ましくは、脱気表面積を大きくするのに用いられる。
【００７０】
連行剤を用いる場合、この連行剤は、好ましくは、本発明にしたがって、混合要素（ｉｉｉ）の領域で添加され、ポリマー溶融物中で前記要素によって分散される。好ましくは、窒素が連行剤として用いられ得る。添加連行剤の体積流量は、好ましくは０．０５重量％〜０．３重量％であるべきである。脱気後、加圧ゾーンで主要な流れと混合される添加剤および任意で融解ポリカーボネート流体を添加してもよい。添加剤は、好ましくは、ポリカーボネートの流れで事前に混合され、本発明に従ったポリカーボネートの混合物を用いるのが特に好ましい。
【００７１】
使用に好まれる更なる材料はゴムである。ブタジエンスチレンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ハロゲン化ニトリルゴム、ブチルゴム、ハロブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、ポリウレタンゴム、熱可塑性ポリウレタン、ガッタパーチャ、アリレートゴム、フッ化ゴム、シリコーンゴム、硫化物ゴム及びクロロスルホン化ポリエチレンから構成される群の少なくとも１つが好ましくはゴムとして用いられる。もちろん、上記ゴムのうち２つ以上の組合せ、または１または複数のゴムと１または複数のプラスチックの組み合わせも可能である。
【００７２】
これらの熱可塑性プラスチックおよびエラストマーは、純粋な形態で、または特にガラス繊維などの、充填剤および強化剤との混合物として、またはそれぞれもしくは他のポリマーとの混合物として、または一般的に用いられるポリマー添加剤との混合物として、用いられ得る。
【００７３】
好ましい実施形態では、プラスチックの塊は、特にポリマー溶融物およびポリマー溶融物の混合物は、添加剤と混合される。これら添加剤は、固体、液体または溶液の形態でポリマーと一緒に押出機に加えられる可能性があり、または、添加剤の少なくとも一部分もしくは添加剤の全てが側方流で押出機に供給され得る。
【００７４】
添加剤は、ポリマーに幅広い様々な特性を付与し得る。そのような添加剤の例としては、染料、色素、処理補助剤、充填剤、酸化防止剤、強化剤、ＵＶ吸収剤および光安定剤、金属活性低下剤、過酸化物捕捉剤、塩基性安定剤、成核剤、安定剤または酸化防止剤としてのベンゾフランおよびインドリノン活性物質、離型剤、難燃性添加剤、帯電防止剤、着色剤および溶融物安定剤が挙げられる。その例としては、カーボンブラック、ガラス繊維、粘土、雲母、炭素繊維、二酸化チタン、炭素繊維、カーボンナノチューブ、イオン性液体および天然繊維が挙げられる。
【００７５】
他の好ましい実施形態では、スクリュー押出機に供給されたプラスチックの塊は、本発明に従った方法によって少なくとも部分的に除去されるモノマー、オリゴマーおよび／または溶媒を含有する。この好ましい実施形態では、空気連行剤は、混合要素（ｉｉｉ）を用いてプラスチックの塊中に分散される。この連行剤は、その後、好ましくは、真空を適用することで次の工程で除去される。
【００７６】
以下では、本発明の範囲を限定することなく、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。図１〜１０は、コンピュータープログラムを用いて作成した。異なるサイズの押出機への適用を容易にするため、無次元幾何学パラメーターが、外径、コア径およびスクリュークリアランスに関して用いられる。シリンダー内径Ｄｇは、押出機上で変化しないので、参照パラメーターとして用いられる。無次元パラメーターは、基礎形状周期の長さである場合、小数第３位まで指定する。基礎形状周期の数は、少数第２位まで指定する。
【００７７】
図１は、先行技術に従った歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）、基礎形状の長さｔｂ、および外径Ｄａと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６４７である。無次元スクリュークリアランスは０．０１７である。基礎形状周期の長さｔｂは、歯状混合要素の外径の０．２６６倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝３．７５である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．２０倍である。
【００７８】
図２は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）、基礎形状の長さｔｂ、および外径Ｄａと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６４７である。無次元スクリュークリアランスは０．０１７である。基礎形状のピッチは、歯状混合要素の外径の０．１７８倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝５．６３である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．２０倍である。
【００７９】
図３は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）、基礎形状の長さｔｂ、および外径Ｄａと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．２０倍である。
【００８０】
図４は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）および基礎形状の長さｔｂと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の６．３９倍である。
【００８１】
図５は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）および基礎形状の長さｔｂと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の７．９９倍である。
【００８２】
図６は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）および基礎形状の長さｔｂと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の９．５９倍である。
【００８３】
図７は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）および基礎形状の長さｔｂと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．２倍であり、溝がコア径まで延びている。
【００８４】
図８は、新規の歯状混合要素を、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）および基礎形状の長さｔｂと一緒に示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９９１である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６３８である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．２倍である。
【００８５】
本発明に従った混合要素のスクリューの輪郭に関して、スクリュー間で用いられるクリアランスは、好ましくは、混合要素の外径に対して０．００２〜０．０５、および特に好ましくは０．００４〜０．０２の範囲内である。当業者には既知の通り、スクリューとシリンダーとの間のクリアランス、および、スクリュー間のクリアランスは、同一であっても異なっていてもよい。それらのクリアランスは、一定でも良く、または、所定の制限内で可変であってもよい。それらのクリアランス内にスクリュー輪郭を挿入することも可能である。可能なクリアランス戦略は、上記文献［１］のｐｐ．２８  ｆｆに記載されている軸方向の距離を増やす方法、長手方向セクション等距離の方法、および、空間的な等距離の方法であり、これらは全て当業者には既知である。軸方向の距離を増やす際には、直径がより小さいスクリューの輪郭が構成され、スクリュー間のクリアランスの量によって分離される。長手方向セクション等距離の方法では、長手方向セクションの輪郭曲線をスクリュー間のクリアランスの半分だけ内側に（軸線に平行に）移動させる。空間的な等距離の方法では、空間曲線（当該空間曲線に沿って混合要素が自己洗浄する）に基づいて、混合要素を、スクリュー間のクリアランスの半分だけ、正確な洗浄輪郭の表面に垂直な方向に大きくする。本発明によれば、長手方向セクション等距離または空間的な等距離が好ましくは用いられ、空間的な等距離は特に好ましい。
【００８６】
図９は、歯状混合要素の対を示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の７．９９倍である。クリアランス戦略として軸方向の距離の増大が用いられる。放射状のクリアランスｓ＿ｒは、歯状混合要素の外径の０．００９倍である。スクリュー間の放射状のクリアランスは、軸方向のクリアランスよりも実質的に大きいことが分かる。
【００８７】
図１０は、本発明に従った歯状混合要素の対を示す。歯（１）の先端における無次元外径は０．９６６である。スクリューねじ（３）の底部における無次元コア径は０．６６４である。無次元スクリュークリアランスは０．００９である。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３３倍である。よって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５１である。溝の数（２）は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の７．９９倍である。クリアランス戦略として空間的な等距離が用いられる。放射状のクリアランスｓ＿ｒおよび軸方向のクリアランスｓ＿ａは、歯状混合要素の外径の０．００９倍である。スクリュー間の放射状のクリアランスと軸方向のクリアランスは実質的に等しいことが分かる。本発明に従った歯状混合要素に関しては、長手方向セクション等距離が好ましくは用いられ、空間的な等距離は特に好ましい。
【００８８】
図１１は、脱気押出機の典型的な分散ゾーンを示す。分散ゾーンは、原則的に５つのゾーンＺ１〜Ｚ５を含む。ポリマー、モノマーおよび溶媒を、１または複数の前向き輸送供給要素から構成されるゾーンＺ１に添加する。ゾーンＺ１は、ゾーンＺ２〜Ｚ４を通った供給に必要な圧力を作る作業を有する。ゾーンＺ２は、１または複数の圧力消費スクリュー要素、好ましくは１または複数のニュートラルまたは逆向き輸送混練要素、および特に好ましくは１または複数の逆向き輸送供給要素、から構成される。ゾーンＺ２での圧力消費は、ゾーンＺ３に添加される連行剤が上流の方向に逃げることを防止する。空気、二酸化炭素または水が好ましくは連行剤として用いられ、窒素が特に好ましい。連行剤は、ゾーンＺ３の始まりで添加される。ゾーンＺ３は、１または複数の分散スクリュー要素、好ましくは１または複数の混練要素および混合要素、および特に好ましくは１または複数の歯状混合要素、から構成される。分散ゾーンは、連行剤できるだけ細かく分散させる作業を有する。ゾーンＺ４は、１または複数の圧力消費スクリュー要素、好ましくは１または複数のニュートラルまたは逆向き輸送混練要素、および特に好ましくは１または複数の逆向き輸送供給要素、から構成される。ゾーンＺ４は、分散ゾーンＺ３の圧力を所望の圧力レベルに調節する作業を有する。これに最後のゾーンＺ５が続き、ゾーンＺ５は、部分的に充填した脱気ゾーンであり、モノマーおよび溶媒が押出機から脱気ドームを介して連行剤に助けられて排出される一方で、ポリマーがさらに押出機において下流方向へ送られる。ゾーンＺ５は、１または複数の前向き輸送スクリュー要素、および好ましくは１または複数の前向き輸送供給要素、から構成される。気体の分散は、連行剤がポリマー中により良好に溶解し、続く脱気ゾーンで気泡形成の改善（表面積の増大）を可能にするように、理想的には高圧で実行される。
【００８９】
図１２は、プレキシグラスからできた二軸押出機を示し、様々な混合要素の気体分散能率を視覚的に評価する試験が実行され得る。そのプレキシグラス押出機のシリンダー内径は５８．３ｍｍであり、２つの軸間の軸方向の距離は、４８ｍｍである。これらの試験ではポリマー溶融物の代わりにシリコーン油が用いられ、なぜならば、ポリカーボネートが３００〜３５０℃で示すようなニュートン流動挙動をシリコーン油は室温で示すからである。室温で１０Ｐａ・ｓの粘度を有するシリコーン油は、ギアポンプＰＡ１によって受容器ＢＡ１から押出機内へ導入される。分散スクリュー要素の始めで、窒素は押出機内に注入され、その質量流動は、測定箇所Ｆ１で測定される。押出機の圧力は、弁Ｖ１を用いて調節され得る。弁Ｖ１を過ぎると、シリコーン油は、排出タンクに回収される。押出機は、モーターＭによって駆動され、回転速度Ｓ１が測定される。さらに、圧力Ｐ１およびＰ２ならびに温度Ｔ１およびＴ２が、入り口および出口で測定される。シリコーン油の質量流動Ｆ２は、はかりを用いて決定される。分散実験のためのスクリュー列は、ピッチが６０ｍｍの前向き輸送供給要素を含む第１のゾーンＺ１、ピッチが６０ｍｍおよび長さ３０ｍｍの逆向き輸送供給要素を含む第２のゾーンＺ２、分散スクリュー要素を含む第３のゾーンＺ３、および、スペーサーを含む第４のゾーンＺ４から構成される。
【００９０】
図１３は、先行技術に従ったＴＭＥ型の混合要素を、リング（５）、歯（１）、溝（２）、スクリューねじ（３）、内側歯状部（４）、基礎形状の長さｔｂ、および外径Ｄａと一緒に示す。
【００９１】
図１４は、新規の歯状混合要素の対（６）を、外径Ｄａ、コア径（７）、歯（１）、溝（２）、および、シリンダー内径Ｄｇを有する二軸押出機のシリンダー（８）内にある内側歯状部（４）と一緒に示す。２つの歯状混合要素間の軸方向の距離は、Ａに等しい。溝（２）の数は、１２である。
【００９２】
以下の実施例は、本発明をさらに詳細に説明するのに役立ち、その範囲を限定するものとしては解釈されない。
【実施例】
【００９３】
実施例１：基礎形状として二条ねじ前向き輸送供給要素、および、先行技術に従った逆向き輸送溝を備える混合要素を分散スクリュー要素として用いた。これらの混合要素は、当業者にスクリュー混合要素（ＳＭＥ）としても知られている。歯の先端での外径は、１５０ｍｍの軸方向の長さに対し、５６．６ｍｍであった。基礎形状周期の長さｔｂは３０ｍｍであった。したがって、基礎形状周期の数はｎｂ＝１．８９であった。溝の数は８であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の２．１２倍に対応する１２０ｍｍであった。軸方向距離を増大させることがクリアランス戦略として用いられた。測定箇所Ｐ１での絶対圧力は５．５ｂａｒであった。押出機の回転速度は１８ｒｐｍであった。シリコーン油の質量流動は２２ｋｇ／ｈであった。窒素は１０ＳＬ／ｈ（標準リットル／ｈ）の割合で投与された。窒素は注入箇所を介して注入された。窒素は前向き輸送スクリュー混合要素の圧力勾配に従って部分的に逆方向へ輸送されたため、添加された窒素は注入箇所の断面全体にわたって分配され、これは、望まれない効果であった。およそ１２０ｍｍの軸方向の長さを過ぎると、１０ｍｍ超えの径を有する縦長の気体気泡が頻繁に存在した。
【００９４】
実施例２：先行技術に従った歯状混合要素が分散スクリュー要素として用いられた。歯の先端での外径は、１５０ｍｍの軸方向の長さに対して５６．３ｍｍであった。基礎形状周期の長さｔｂは１５ｍｍであった。したがって、基礎形状周期の数はｎｂ＝３．７５であった。溝の数は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．２０倍に対応する１８０ｍｍであった。クリアランス戦略として軸方向の距離の増大が用いられた。測定箇所Ｐ１での絶対圧力は５．５ｂａｒであった。押出機の回転速度は１８ｒｐｍであった。シリコーン油の質量流動は１８ｋｇ／ｈであった。窒素は１０ＳＬ／ｈ（標準リットル／ｈ）の割合で注入された。窒素は２箇所の注入箇所を介して注入され、具体的には、マンドレルの前で２つの軸の回転方向に４５度であった。添加された窒素は、およそ６０ｍｍの軸方向の長さにわたって事前に分配された。およそ１２０ｍｍの軸方向の長さを過ぎると、およそ５ｍｍの径を有する縦長の気体気泡が頻繁に存在した。
【００９５】
実施例３：本発明に従った歯状混合要素を分散スクリュー要素として用いた。歯の先端での外径が６０ｍｍの軸方向の長さに対して５７．８ｍｍであり、当該軸方向の長さを過ぎると、外径は９０ｍｍの軸方向の長さに対して５６．３ｍｍであった。基礎形状周期の長さｔｂは１０ｍｍであった。したがって、基礎形状周期の数はｎｂ＝５．７８または５．６３であった。溝の数は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．１１または３．２０倍に対応する１８０ｍｍであった。クリアランス戦略として空間的な等距離が用いられた。測定箇所Ｐ１での絶対圧力は５．５ｂａｒであった。押出機の回転速度は１８ｒｐｍであった。シリコーン油の質量流動は１８ｋｇ／ｈであった。窒素は１０ＳＬ／ｈ（標準リットル／ｈ）の割合で注入された。窒素は２箇所の注入箇所を介して注入され、具体的には、マンドレルの前で２つの軸の回転方向に４５度であった。添加された窒素は、およそ３０ｍｍの軸方向の長さにわたって事前に分配された。およそ１２０ｍｍの軸方向の長さを過ぎると、およそ３ｍｍの径を有する縦長の気体気泡が頻繁に存在した。
【００９６】
実施例４：本発明に従った歯状混合要素を分散スクリュー要素として用いた。歯の先端での外径が、６０ｍｍの軸方向の長さに対して５７．８ｍｍであり、当該軸方向の長さを過ぎると、外径が、９０ｍｍの軸方向の長さに対して５６．３ｍｍであった。基礎形状周期の長さｔｂは７．５ｍｍであった。したがって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．７１または７．５１であった。溝の数は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の３．１１または３．２０倍に対応する１８０ｍｍであった。クリアランス戦略として空間的な等距離が用いられた。測定箇所Ｐ１での絶対圧力は５．５ｂａｒであった。押出機の回転速度は１８ｒｐｍであった。シリコーン油の質量流動は１８ｋｇ／ｈであった。窒素は１０ＳＬ／ｈ（標準リットル／ｈ）の割合で注入された。窒素は２箇所の注入箇所を介して注入され、具体的には、マンドレルの前で２つの軸の回転方向に４５度であった。添加された窒素は、およそ２５ｍｍの軸方向の長さにわたって事前に分配された。およそ１２０ｍｍの軸方向の長さを過ぎると、およそ２．５ｍｍの径を有する縦長の気体気泡が頻繁に存在した。
【００９７】
実施例５：本発明に従った歯状混合要素が分散スクリュー要素として用いられた。歯の先端での外径が、６０ｍｍの軸方向の長さに対して５７．８ｍｍであり、当該軸方向の長さを過ぎると、その外径は、９０ｍｍの軸方向の長さに対して５６．３ｍｍであった。基礎形状周期の長さｔｂは７．５ｍｍであった。したがって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．７１または７．５１であった。溝の数は１２であり、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の７．７９または７．９９倍に対応する４５０ｍｍであった。クリアランス戦略として空間的な等距離が用いられた。測定箇所Ｐ１での絶対圧力は５．５ｂａｒであった。押出機の回転速度は１８ｒｐｍであった。シリコーン油の質量流動は１８ｋｇ／ｈであった。窒素は１０ＳＬ／ｈ（標準リットル／ｈ）の割合で注入された。窒素は２箇所の注入箇所を介して注入され、具体的には、マンドレルの前で２つの軸の回転方向に４５度であった。添加された窒素は、およそ３０ｍｍの軸方向の長さにわたって事前に分配された。およそ１２０ｍｍの軸方向の長さを過ぎると、およそ２．５ｍｍの径を有する縦長の気体気泡が頻繁に存在した。
【００９８】
各種歯状混合要素の無次元固有スループットＡ１を流動シミュレーションによって計算した。市販のソフトウェアパッケージ、アンシスフルエントバージョン１３．０（Ａｎｓｙｓ  Ｆｌｕｅｎｔ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  １３．０）を用いた。
【００９９】
計算は等温条件下で実行された。混合要素は生産物によって完全に満たされていた。その粘度および密度は、層流を作りだすように選択され、すなわち、レイノルズ数Ｒｅは実質的に１未満であった。混合要素の入り口および出口の影響を計算結果から除外するために、計算は、周期的境界条件で軸方向へ行われた。
【０１００】
歯の先端での無次元外径は０．９８３であった。スクリューねじの底部での無次元コア径は０．６２７であった。無次元スクリュークリアランスは０．０１１であった。基礎形状のピッチは歯状混合要素の外径の０．１３２倍であった。したがって、基礎形状周期の数はｎｂ＝７．５９であった。クリアランス戦略として空間的な等距離が用いられた。溝の数は１２であった。溝のピッチは変えられた。
【０１０１】
第１の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の４．７５倍であった。この変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０３１７である。
【０１０２】
第２の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の５．４２倍であった。この変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０２９２である。
【０１０３】
第３の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の５．６９倍であった。この変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０２８０である。
【０１０４】
第４の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の６．３３倍であった。この変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０２５３である。
【０１０５】
第５の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の７．１２倍であった。この一変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０２２２である。
【０１０６】
第６の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の７．５９倍であった。この変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０２０５である。
【０１０７】
第７の形状変形では、溝のピッチは、歯状混合要素の外径の９．４９倍であった。この変形の無次元固有スループットはＡ１＝０．０１４５である。
【０１０８】
各種歯状混合要素を通る流動間におけるエネルギー必要条件は、視覚的に残る。それは最大１％で異なる。
【０１０９】
上記文献［２］に記載のように、脱気押出機の典型的な無次元スループットは、Ｑ＝０．０３〜０．０６の範囲内である。スクリュー押出機がＱ＝０．０３の無次元スループットで操作される場合、第５の形状変形のみでＡ１＝０．０２２２の無次元固有スループットが達成され、これは、無次元スループットＱの８０％未満である。スクリュー押出機がＱ＝０．０３の無次元スループットで操作される場合、第７の形状変形のみで無次元固有スループットはＡ１＝０．０１４５であり、これは、無次元スループットＱの６０％未満である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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