(57)【要約】【課題】改善されたエネルギー効率及び機械的安定性が簡単な形態で得られるスクリュー加工機を提供する。【解決手段】スクリュー加工機（１）は被処理材料（２）を処理する誘導加熱装置（３９）から成る。誘導加熱装置（３９）は加熱ゾーン（２５）において材料（２）を加熱するために使用される。加熱ゾーン（２５）において、少なくとも１つのハウジング部分（６）は電磁気的に透明な材料で少なくとも部分的に作成され、前記材料は非磁性かつ非導電性であり、少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１４）は少なくとも部分的に導電性材料で作成される。誘導加熱装置（３９）は少なくとも１つのハウジング部分（６）のコンポーネント（４５）と一体的に形成され、特にハイブリッドコンポーネント（４３）を形成するように少なくとも１つのコイル（４０）から成る。少なくとも１つのハウジング部分（６）のたを、）。材料（２）の処理中、誘導加熱装置（３９）は少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１４）に渦電流損失を生起し交番磁場を発生し、この渦電流損失は少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１４）の温度上昇をもたらす。前記少なくとも１つと係合する。材料（２）は少なくとも１つの加熱された処理エレメントシャフト（１４）上で、特に溶融するまで加熱される。スクリュー加工機（１）は高いエネルギー効率と高い機械的安定性を有する。【選択図】図１
2018534178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送方向（４）に連続して配置される複数の相互接続されるハウジング部分（５〜９）から成るハウジング（３）、
ハウジング（３）に形成される少なくとも１つのハウジングボア（１１、１２）、
ハウジングボア（１１、１２）に通じる供給開口（２２）、
少なくとも１つの回転軸線（１６、１７）の周りを回転可能に駆動されるように少なくとも１つのハウジングボア（１１、１２）に配置される少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１３、１４）、
加熱ゾーン（２５）を少なくとも１つのコイル（４０）とともに形成するように構成される誘導加熱装置（３９）を備え、
少なくとも１つのコイル（４０）は少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１３、１４）を取り囲み、
加熱ゾーン（２５）内の少なくとも１つのハウジング部分（６）は非磁性かつ非導電性材料（Ｍ４）で作成されるコンポーネント（４５）から成り、
少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１３、１４）は加熱ゾーン（２５）内で少なくとも導電性材料（Ｍ３）から成るスクリュー加工機において、
少なくとも１つのコイル（４０）はコンポーネント（４５）内に一体化され、
少なくとも１つの冷却ダクト（５２）がコンポーネント（４５）に一体化されていることを特徴とするスクリュー加工機。
【請求項２】
少なくとも１つのコイル（４０）は各々の場合に複数の巻線（Ｗ）を形成し、
巻線（Ｗ）はコンポーネント（４５）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１記載のスクリュー加工機。
【請求項３】
少なくとも１つのコイル（４０）は各々の場合に少なくとも２つの端子（４６）を形成し、
端子（４６）はコンポーネント（４５）の外側からアクセス可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスクリュー加工機。
【請求項４】
少なくとも１つの冷却ダクト（５２）は少なくとも１つのハウジングボア（１１、１２）から離隔して対面する少なくとも１つのコイル（４０）の側部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項５】
少なくとも１つのコイル（４０）及びコンポーネント（４５）はハイブリッドコンポーネント（４３）を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項６】
コンポーネント（４５）は加熱ゾーン（２５）内で少なくとも１つのハウジングボア（１１、１２）を少なくとも部分的に形成する内側スリーブを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項７】
少なくとも１つのコイル（４０）は組み合わされる導電体（５１）から成り、
少なくとも１つの回転軸線（１６、１７）に垂直な導電体（５１）の領域において、内側スリーブ（４５）は５ｍｍ≦Ｄ≦５０ｍｍ、特に１０ｍｍ≦Ｄ≦４０ｍｍ、特に１５ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍの材料厚さＤを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項８】
少なくとも１つのコイル（４０）は組み合わされる導電体（５１）から成り、
導電体（５１）は特に少なくとも部分的に直線状に形成される中空空間のない断面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項９】
少なくとも１つのコイル（４０）は内部空間（５０）を形成し、少なくとも１つのハウジング部分（６）は専用的に内部空間の非磁性で非導電性材料（Ｍ４）で作成されている（５０）ことを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１０】
少なくとも１つのハウジング部分（６）は少なくとも１つの外側部品（４４）から成り、
コンポーネント（４５）は少なくとも１つの外側部品（４４）に対して支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１１】
冷却装置（４２）の流れライン（４７）及び戻り流れライン戻り流路（４８）は冷却ダクト（５２）に接続されており、
流れライン（４７）における流れ温度（ＴＶ）及び／又は戻り流れライン（４８）における戻り流れ温度（ＴＲ）は少なくとも１つの温度測定センサ（６２、６３）によって測定可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１２】
誘導加熱装置（３９）は少なくとも１つのコイル（４０）を動作させるエネルギー供給装置（４１）から成り、
エネルギー供給装置（４１）は交流電源（ＵＳ）及び／又は交流電流（ＩＳ）を特に調整可能な周波数（ｆ）及び／又は調整可能な振幅（Ａ）で供給することを特徴とする請求項１乃至請求項１１いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１３】
被処理材料（２）の温度（ＴＫ）を測定するように構成される温度測定センサ（６０）、
被処理材料（２）の測定温度（ＴＫ）に応答して誘導加熱装置（３９）を制御するように構成される制御装置（６１）を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１２いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１４】
少なくとも１つのコイル（４０）は複数の巻線（Ｗ）及びその端部に配置された端子（４６）を形成する導電体（５１）から成り、
巻線（Ｗ）は水平８字の形状を有し、したがって２つのハウジングボア（１１、１２）に適合している特徴とする請求項１乃至請求項１３いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１５】
少なくとも１つの冷却ダクト（５２）は水平８字の形状を有し、したがって少なくとも１つのコイル（４０）の２つのハウジングボア（１１、１２）及び／又は巻線（Ｗ）に適合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４いずれか１項記載のスクリュー加工機。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項記載のスクリュー加工機（１）を提供する工程、
被処理材料（２）を少なくとも１つのハウジングボア（１１、１２）内に供給する工程、
少なくとも１つの処理エレメントシャフト（１３、１４）を誘導加熱装置（３９）によって加熱する工程、
被処理材料（２）を少なくとも１つの加熱された処理エレメントシャフト（１３、１４）上で特に材料（２）が加熱ゾーン（２５）内で少なくとも部分的に溶融するまで加熱する工程から成ることを特徴とする被処理材料の処理方法。
【請求項１７】
誘導加熱装置（３９）は、少なくとも１つのコイル（４０）の温度（ＴＬ）が被処理材料（２）の溶融温度（ＴＭ）以上、特に１００℃以上、特に１６０℃以上、特に２３０℃以上で動作されることを特徴とする請求項１６記載の被処理材料の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前文に記載のスクリュー加工機に関する。さらに、本発明は被処理材料の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック材料を処理するためのスクリュー加工機は特許文献１（ＤＥ １０ ２０１４ ２０６ ６３８ Ａ１）から公知であり、上記スクリュー加工機は加熱ゾーン内でプラスチック材料を加熱するための誘導加熱装置を備えている。誘導加熱装置のコイルはスクリュー加工機のハウジング部分の収容空間内に配置される。収容空間はセラミック材料の内側スリーブと、金属材料の外側シェルとによって画定される。誘導加熱装置は処理エレメントシャフトにエネルギー入力を供給し、そのエネルギー入力の結果としてその温度が上昇し、被処理材料が溶融するようになる。コイルを形成する導電体は中空断面形状を有し、必要に応じて導電体を冷却する冷却ダクトを形成する。このタイプの導電体は一般に平坦な銅材料を折曲げることによって形成され、次にこれをソフトハンダ付けして中空断面形状を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ １０ ２０１４ ２０６ ６３８ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、改善されたエネルギー効率及び機械的安定性が簡単な形態で得られる態様でスクリュー加工機をさらに提供する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の特長を有するスクリュー加工機によって達成される。誘導加熱装置の少なくとも１つのコイルはそれに組み合わされる少なくとも１つのハウジング部分の電磁気的に透明なコンポーネントに一体化されて加熱ゾーンに配置されていることに因り、少なくとも１つのコイルの巻線は加熱されるべき少なくとも１つの処理エレメントシャフトに一層接近して配置することができる。少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つの処理エレメントシャフトに近接して配置され、少なくとも１つのコイルの導電体の領域におけるコンポーネント材料厚さが薄くなる結果となるが、少なくとも１つのハウジング部分の機械的安定性は上記一体化デザインのため改善され、特にコイルの巻線間に中空空間が形成されることを防止し、それによりコンポーネントをその広い表面積にわたって半径方向に作用する力を吸収して消失させることを可能にする。この一体化デザインの結果として、一方ではスクリュー加工機の効率又はエネルギー効率、他方では加熱ゾーンの領域における機械的安定性が改善される。
【０００６】
少なくとも１つの冷却ダクトはコンポーネントに一体化されている。これは少なくとも１つのコイルを形成する導電体が冷却ダクトを有さないこと、換言すれば中空の断面を有さないことを意味する。従って、導電体は中空空間及び接合部及び／又ははんだ材料がない。導電体がいかなる接合部をもたず、はんだ材料を特に有さないという事実に因り、少なくとも１つのコイルは比較的高い電力及び／又は温度で動作させることができ、それで最大許容電力及び／又は温度は接合部材料、特にはんだ材料の最大許容温度によって制限されない。少なくとも１つの冷却ダクトがコンポーネント内に組み込まれているという事実に因り、少なくとも１つの冷却ダクトは簡単な形態で製造することができる。
【０００７】
誘導加熱装置は加熱ゾーン内の少なくとも１つの処理エレメントシャフトと相互作用し、少なくとも１つの処理エレメントシャフトが被処理材料と密接に接触し、その広い表面積にわたって被処理材料によって取り囲まれるので、被処理材料は、簡単で効果的な形態で加熱溶融される。被処理材料への効率的なエネルギー入力は、加熱ゾーン内の少なくとも１つのハウジング部分のコンポーネントが非磁性で電気的に非導電性の電磁的に透明な材料で作成されているという事実による。明瞭化のために、加熱ゾーン内の少なくとも１つのハウジング部分は、以下ハウジング部分とも呼ばれる。電磁気的に透明な材料は誘導加熱装置と相互作用しない。特に、電磁的に透明な材料は非強磁性である。好ましくは、複数のハウジング部分、特にすべてのハウジング部分は、加熱ゾーン内において、少なくとも部分的に電磁気的に透明な材料で作成される。これとは対照的に、少なくとも１つの処理エレメントシャフトは少なくとも部分的に加熱ゾーン内の導電性材料で作成され、その結果誘導加熱装置は少なくとも１つの処理エレメントシャフトに渦電流を誘導し、オーミック渦電流損失を発生させて少なくとも１つの処理エレメントシャフトの温度上昇をもたらす。少なくとも１つの加熱された処理エレメントシャフトを介して、誘導加熱装置によって供給されるエネルギーは容易かつ効率的に最小限の損失で被処理材料に導入される。導電性材料は特に鉄及び強磁性である。これにより、少なくとも１つの処理エレメントシャフトをオーミック渦電流損失及びヒステリシス損失によって効率的に加熱することが可能になる。被処理材料は、特にプラスチック材料又は金属材料、例えば金属バルク材料である。
【０００８】
少なくとも１つの加熱ゾーン部分の電磁的に透明な材料は、例えばセラミック材料及び／又は繊維強化材料のような非金属材料である。対照的に、少なくとも１つの処理エレメントシャフトの導電性材料は特にスチールのような金属材料である。
【０００９】
交番磁場を生成するために、誘導加熱装置は、特に周波数ｆで動作可能であり、周波数ｆは１ｋＨｚ≦ｆ≦５０ｋＨｚ、特に５ｋＨｚ≦ｆ≦４５ｋＨｚであり、特に１０ｋＨｚ≦ｆ≦４０ｋＨｚである。誘導加熱装置がこの第１の周波数範囲の周波数ｆで動作する場合、少なくとも１つの処理エレメントシャフトへの高エネルギー入力が効率的な態様で達成される。少なくとも１つのハウジング部分が非磁性かつ電気的に非導電性の材料で作成されているので、少なくとも１つのハウジング部分への入力エネルギーはこの周波数範囲で効果的に防止され、このため少なくとも１つの処理シャフトへの効率的エネルギー入力を可能にする。これに代えて又はこれに加えて、誘導加熱装置は第２の周波数範囲において周波数ｆで動作させることができ、周波数ｆは１４０ｋＨｚ≦ｆ≦３６０ｋＨｚ、特に１５０ｋＨｚ≦ｆ≦３５０ｋＨｚ、特に１６０ｋＨｚ≦ｆ≦３４０ｋＨｚである。誘導加熱装置を２つの周波数範囲で動作させることにより、様々な透過深さでの励磁又は加熱が可能になる。誘導加熱装置は第１の周波数範囲と第２の周波数範囲において、特に交互に動作する。これは、高エネルギー入力を保証する効率的形態を提供する。誘導加熱装置はスクリュー加工機に作用する機械的力、ひいてはその摩耗を著しく減少させる。
【００１０】
好ましくは、スクリュー加工機はマルチシャフトスクリュー加工機、特にツィンシャフトスクリュー加工機として構成されている。マルチシャフトスクリュー加工機は、ハウジング内に形成された複数のハウジングボアと、それぞれ組み合わされるハウジングボア内に組み合わされる回転軸の周りを回転するように駆動可能なように配置される組み合わされる処理エレメントシャフトとを有する。複数の処理エレメントシャフトは、特に同じ方向に回転するように駆動可能である。複数の処理エレメントシャフトは、好ましくは密接に噛合する対として構成されている。
【００１１】
少なくとも１つのコイルのコイル軸線又は長手方向中心軸線は、実質的に少なくとも１つの処理エレメントシャフトの１つの回転軸線又は複数の回転軸線に向かって配置される。好ましくは、少なくとも１つのコイルの長手方向中心軸線は少なくとも１つの処理エレメントシャフトの回転軸線に平行である。少なくとも１つの処理エレメントシャフトは少なくとも１つのコイルの内部空間に配置される。したがって、少なくとも１つのコイルはヘルムホルツコイルの形態で配置され、処理エレメントシャフトはコアを形成する。したがって、交番磁場の磁力線は内部空間及び少なくとも１つの処理エレメントシャフトに集中し、処理エレメントシャフトへの高エネルギー入力が簡単な態様で可能である。搬送方向の加熱ゾーンの長さは少なくとも１つのコイルの長さ及び／又はコイルの数によって調整可能である。少なくとも１つのコイルの長さは、特に巻線の数を介して調節可能である。
【００１２】
少なくとも１つのコイルの内部空間における少なくとも１つのハウジング部分は専用的に非磁性かつ非導電性材料で作成されているので、誘導加熱装置によって供給されるエネルギーは少なくとも１つの処理エレメントシャフトに可能な限り効率的に伝達する。
【００１３】
少なくとも１つのコイルと少なくとも１つの処理エレメントシャフトとの間に配置されるスクリュー加工機の磁性及び／又は導電性材料は誘導加熱装置によって提供される電磁エネルギーを吸収し、それで誘導加熱装置によって供給されるエネルギーはかなりの量の損失を伴って少なくとも１つの処理エレメントシャフトにのみ導入することができる。これは、本発明によるスクリュー加工機によって効果的に防止される。好ましくは、内部空間に配置される少なくとも１つのハウジング部分の材料は酸化物セラミック繊維強化複合材料などのセラミック及び／又は繊維強化材料である。酸化物セラミックス繊維強化複合材料は、電磁波透過性、電気絶縁性、断熱性、延性及び非脆性破壊挙動、高い引張り及び曲げ剛性、耐酸化性及び耐食性、１３００℃以上の温度までの高温安定性及び耐熱衝撃性などの金属とセラミックスの優れた特性を兼ね備えている。少なくとも１つのコイルの交番磁場は内部空間の外側で導電性及び／又は磁気的コンポーネントへの低エネルギー入力のみを生成するので、内部空間の外側に配置される少なくとも１つのハウジング部分の領域は導電性及び／又は磁性材料で作成される。別法として、内部空間の外側に配置される少なくとも１つのハウジング部分の領域は非磁性で電気的に非導電性の材料で作成することができる。
【００１４】
少なくとも１つの処理エレメントシャフトは、好ましくは少なくとも１つのシャフト上に非回転的かつ連続的に配置される複数の処理エレメントから成る。加熱ゾーン内の少なくとも１つの処理エレメントは、好ましくは少なくとも１つの処理エレメントの表面を形成する金属加熱層から成る。好ましくは、少なくとも１つの処理エレメントは加熱層をシャフトから断熱するために使用される絶縁層から成る。絶縁層が設けられている少なくとも１つの処理エレメントはシャフト方向における少なくとも１つの加熱された処理エレメントの熱損失を防止し、被処理材料を加熱するのに利用できない。絶縁層は例えばセラミック材料から作成される。導電性材料は少なくとも１つの処理エレメントの少なくとも加熱層を形成し、当該加熱層は被処理材料と接触する表面を形成する。好ましくは、複数の処理エレメント、特に加熱ゾーン内の全ての処理エレメントは導電性材料で作成されている。少なくとも１つの処理エレメントは、スクリューエレメント及び／又は混練エレメントとして構成されている。混練エレメントは、単一の混練ディスクであってもよいし、複数の相互に連結された混練ディスクから作成される単一の混練ブロックであってもよい。
【００１５】
少なくとも１つの処理エレメントは、例えば複合材料で作成される。複合材料で作成されている少なくとも１つの処理エレメントは多数の異なる特性を有する。外側加熱層の金属材料は、交番磁場によって生じる加熱層の温度上昇を保証し、加熱層を介して被処理材料を直接加熱することを可能にする。外側の加熱層と内側のトルク伝達層との間に配置される絶縁層は熱損失を最小にし、加熱層の熱は少なくとも１つの処理エレメントが配置される内側のトルク伝達層及びシャフトの方向に消失することはない。内側のトルク伝達層は高い機械的安定性を有し、それでシャフトのトルクを少なくとも１つの処理エレメントに安全に伝達することができる。特に、絶縁層は内側のトルク伝達層が熱損失によって脆弱にならないことを保証する。絶縁層の材料は特にセラミック材料である。少なくとも１つの処理エレメントは、例えばセラミックス及び金属粉末から作成され、これは約１、４００℃で対応する鋳型内で焼結されて複合材料又は複合体を形成する。金属セラミック複合体の製造は公知である。断面で、言い換えればそれぞれの回転軸線に直角に見て、当該層は閉じて、特に環状の形状を有し、少なくとも１つの処理エレメントシャフトの回転軸を取り囲み、その結果絶縁層は加熱層をその全面に亘ってシャフトから絶縁する。さらに、加熱層は最大表面積領域を有し、したがって加熱層から被処理材料への良好な熱伝達を保証する。
【００１６】
請求項２に記載のスクリュー加工機は改善された機械的安定性を簡単な態様で提供することを保証する。少なくとも１つのコイルの巻線は断面で見てコンポーネントによって完全に取り囲まれているので、コンポーネント上で半径方向において少なくとも１つの回転軸線に対して作用する力はコンポーネントの広い表面領域に亘って消失する。特に、径方向に作用する力は少なくとも１つのコイルの巻線を形成する導電体を介して消失することもできる。
【００１７】
請求項３に記載のスクリュー加工機は改善されたエネルギー効率を簡単な態様で提供することを保証する。端子は電気接触をコンポーネントにおいて一体化される少なくとも１つのコイルに適用する簡単な態様を提供し、したがってこれは簡単な態様で動作可能である。
【００１８】
請求項４に記載のスクリュー加工機は改善されたエネルギー効率を簡単な態様で提供することを保証する。少なくとも１つの冷却ダクトがハウジングボアから離反対面する少なくとも１つのコイル又は組み合わされる導電体の側面に形成されているので、これにより導電体はその温度のためにオーミック熱損失を少なくとも１つのハウジングボアの方向に消失することができ、次いでオーミック熱損失は効率的に利用可能であり、被処理材料を追加的に加熱して溶融する。
【００１９】
請求項５に記載のスクリュー加工機は、少なくとも１つのコイル及び組み合わされるコンポーネントから成る一体化されるデザインを提供する簡単な態様で保証する。ハイブリッドコンポーネントは、例えば付加的製造及び後続の焼結プロセスによって層状に製造することができる。付加的製造プロセス又は３Ｄ印刷プロセスは知られている。少なくとも１つのコイルの導電体は導電性材料、特に金属材料、金属材料組成物及び／又は導電性セラミック材料の複数層で作成されている。これに対して、導電体を囲むコンポーネントは非磁性かつ非導電性の材料、例えばセラミック材料の複数層で作成されている。したがって、ハイブリッドコンポーネントは導電性材料と電磁気的に透明な材料、言い換えれば非磁性及び非導電性材料で作成される。好ましくは、ハイブリッドコンポーネントは金属材料とセラミック材料とから作成される。それらのそれぞれの収縮挙動に関して、導電性材料及び電磁気的に透明な材料は、特に、焼結後にハイブリッドコンポーネントが実質的に亀裂を生成しないように選択される。低い体積損失に関して、焼結中の材料の体積損失の差は特に１０％以下、特に５％以下、特に２％以下である。さらに、当該複数材料は、特にそれらの熱膨張係数が実質的に等しくなるように選択される。より低い熱膨張係数に関して、複数の熱膨張係数間の差は特に最大１０％、特に最大５％、特に少なくとも２％である。当該複数材料間の移行部において、補償材料の緩衝層は一体化され、異なる収縮挙動及び／又は異なる熱膨張係数を補償することができる。特に、成層された製造プロセスは、コンポーネント内に少なくとも１つの冷却ダクトを製造し、一体化する簡単な態様を提供する。上記付加的製造プロセスは、補強粒子、特に補強繊維を当該材料に導入してその機械的安定性を改善することを可能にする。それに加えて、フェライトをコンポーネントに導入して、交番磁場を増強及び／又は誘導することができる。また、付加的製造プロセスは少なくとも１つのコイルの巻線を少なくとも１つのハウジングボアから正確に及び／又は小さな距離に配置されることを可能にする。特に、少なくとも１つの回転軸の方向で見て、少なくとも１つのコイルの巻線は少なくとも１つのハウジングボアの外側輪郭に対応する形状を有することができる。ツィンシャフトスクリュー加工機において、回転軸線の方向で見て、巻線は水平８の字形状を有することができる。同じことは、ハイブリッドコンポーネントに一体化される冷却ダクトにも適用する。
【００２０】
請求項６に記載のスクリュー加工機は、改善されたエネルギー入力を簡単な態様で提供することを保証する。コンポーネントが内側スリーブを形成するという事実に因り、少なくとも１つのコイルは少なくとも１つの処理エレメントシャフトに接近して配置される。さらに、当該材料の処理から生じる力はコンポーネントによって直接吸収され、消失することができる。内側スリーブは、好ましくは専用的に非磁性及び非導電性材料で作成される。
【００２１】
請求項７に記載のスクリュー加工機は改善されたエネルギー入力を簡単な態様で提供するのを保証する。少なくとも１つのコイルの導電体が少なくとも１つの処理エレメントシャフトに近接して配置されるので、コンポーネントの材料の厚さが薄ければ薄いほど、少なくとも１つの処理エレメントシャフトへの入力エネルギーが高くなり、より効率的になる。少なくとも１つのコイルがコンポーネントに一体化されていることに因り、高い機械的安定性が材料厚さＤが薄いにもかかわらず達成される。
【００２２】
請求項８に記載のスクリュー加工機は改善されたエネルギー入力を簡単な態様で提供することを保証する。特に中空空間のないその断面形状のために、導電体はコンパクトなデザインを有し、少なくとも１つの処理エレメントシャフトに接近して配置することを可能にする。中空空間のないその断面形状のために、導電体は断面で見て特に接合部がなく、言い換えれば接合部を有していない。従って、導電体は接合材料、特にはんだ材料がなく、その結果、導電体の熱負荷容量は、はんだのような接合材料によって制限されない。好ましくは、導電体は非円形の断面形状を有する。例えば、導電体は矩形の断面形状を有し、必要に応じて角部を円形にしてもよい。導電体は、断面で見て少なくとも部分的に直線状の断面形状を有するので、導電体は断面で見て少なくとも１つの処理エレメントシャフトに接近して配置され得る。より大きな寸法を有する断面形状の側部は少なくとも１つの処理エレメントシャフトに対面するように配置される。
【００２３】
請求項９に記載のスクリュー加工機は効率的なエネルギー入力を簡単な態様で提供することを保証する。少なくとも１つのコイルの内部空間における少なくとも１つのハウジング部分は専用的に非磁性かつ非導電性の材料で作成されているので、誘導加熱装置によって提供されるエネルギーは少なくとも１つ処理エレメントシャフトに効率的に導入される。好ましくは、少なくとも１つのコイルの内部空間におけるコンポーネントは専用的に非磁性及び非導電性材料で作成される。
【００２４】
請求項１０に記載のスクリュー加工機は改善された機械的安定性を簡単な態様で提供することを保証する。コンポーネントはその広い表面積にわたって少なくとも１つの外側部品に対して支持されるので、コンポーネント、特に内側スリーブの高い機械的安定性が保証される。少なくとも１つの外側部品は例えば、外側ジャケットとして構成される。外側ジャケットは、特に複数の部品、言い換えれば複数の外側部品で構成されている。コンポーネントは特に巻線の領域において及び少なくとも１つのコイルの巻線の間の領域において少なくとも１つの外側部品に対して支持される。したがって、コンポーネントは処理中に生じる力を特に半径方向に少なくとも１つの外側部品に消失することができる。これにより、コンポーネントの破損を効果的に防止する。コンポーネントは好ましくはセラミック及び／又は繊維強化材料から作成される。少なくとも１つの外側部品は好ましくは金属材料で作成され、少なくとも１つの外側部品は力を吸収するのに十分な安定性を有する。好ましくは、少なくとも１つの外側部品は、力が外側からコンポーネントに作用するように、コンポーネントでクランピングされる。好ましくは、少なくとも１つの外側部品には、少なくとも１つのコイルの端子及び少なくとも１つの冷却ダクトへのアクセスを提供する貫通孔が設けられる。
【００２５】
請求項１１に記載のスクリュー加工機は改善されたエネルギー入力を保証する。必要であれば、少なくとも１つのコイルは冷却剤によって冷却される。冷却剤は特に水又は油である。少なくとも１つの温度測定センサは、少なくとも１つのコイルの冷却を最適化することを可能にする。好ましくは、少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つのコイルの温度が被処理材料の溶融温度よりも高く、被処理材料がその分解温度に達しないように、冷却される。この形態において、少なくとも１つのコイルによって生成されたオーミック熱損失を用いて被加工材料を加熱して溶融させることができる。制御装置は、測定された流れ温度及び／又は測定された戻り流れ温度及び／又は被処理材料の測定温度に応答して、誘導加熱装置、換言すればエネルギー供給装置及び／又は冷却装置を作動する。これにより、被処理材料は、一方では少なくとも１つの加熱された処理エレメントシャフトを介して内側から、他方では少なくとも１つのコイルの熱損失によって外側から加熱され溶融される。
【００２６】
請求項１２に記載のスクリュー加工機は誘導加熱装置によって交番磁場を簡単な態様で提供することを保証する。エネルギー供給装置は、特に周波数変換器を備えて周波数ｆ及び／又は交流電圧及び／又は交流電流の振幅を調整することを可能にする。例えば、周波数ｆは少なくとも１つの処理エレメントシャフトへの交番電磁場の浸透深さを調整することを可能にする。好ましくは、交番電磁場は実質的に専用的又は主要なものとして加熱層に浸透する。誘導加熱装置及びエネルギー供給装置は特に周波数ｆで動作し、周波数ｆは
1kHz≦f≦50kHz、特に5kHz≦f≦45kHz、特に10kHz≦f≦40kHz及び／又は
140kHz≦f≦360kHz、特に150kHz≦f≦350kHz、特に160kHz≦f≦340kHz
である。
請求項１３に記載のスクリュー加工機は、被処理材料の制御された温度上昇を簡単な態様で保証する。温度測定センサによって測定される被処理材料の温度を介して、上記測定された温度に応答して、上記誘導加熱装置の電力を調整することができる。例えば、制御装置は測定された温度を被処理材料を溶融するのに必要な所望の公称温度と比較し、必要に応じて誘導加熱装置の電力を変更する。制御装置は、特に誘導加熱装置を動作させるために使用される周波数ｆ及び／又は交流電圧及び／又は交流電流の振幅を調整する。例えば、誘導加熱装置はエネルギー供給装置に周波数変換器を併せて備えている。
【００２７】
ハウジングボアに適合された巻線に因り、請求項１４に記載のスクリュー加工機は、改善されたエネルギー効率を保証する。
【００２８】
ハウジングボア及び／又は巻線に適合する少なくとも１つの冷却ダクトに因り、請求項１５に記載のスクリュー加工機は改善されたエネルギー効率を保証する。
【００２９】
さらに、本発明は被処理材料への改良されたエネルギー入力が簡単かつ確実な形態で達成される方法を展開する目的に基づいている。
【００３０】
この目的は請求項１６の特長によって本発明により達成される。本発明による方法の利点は本発明によるスクリュー加工機の上述の利点と同じである。特に、本発明による方法は、請求項１〜請求項１５の特徴を有するようにさらに展開させることができる。
【００３１】
請求項１６に記載の方法は改善されたエネルギー入力を簡単な態様で提供することを保証する。誘導加熱装置は少なくとも１つのコイルの温度が被処理材料の溶融温度を上回るように動作されることに因り、オーミック損失に因り少なくとも１つのコイルによって生成される熱は被処理材料を加熱及び溶融するために使用することができる。この目的のために、少なくとも１つのコイルによって生成される熱損失は少なくとも１つのハウジングボアの方向に流れて、コンポーネントを介して被処理材料に伝達される。したがって、被処理材料は、少なくとも１つの加熱された処理エレメントシャフトを介して内側から、少なくとも１つのコイルによって加熱される少なくとも１つのコンポーネントを介して外側から加熱される。
【００３２】
本発明の他の特徴、利点及び詳細は、幾つかの実施例について図面を参照して以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、被処理材料の処理のためのマルチシャフトスクリュー加工機の部分断面図を示す。
【図２】図２は、図１におけるマルチシャフトスクリュー加工機の誘導加熱装置の領域における拡大図を示す。
【図３】図３は、図１におけるマルチシャフトスクリュー加工機の部分断面平面図を示す。
【図４】図４は、図２における切断線ＩＶ−ＩＶに沿ったマルチシャフトスクリュー加工機の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明のスクリュー加工機及び被処理材料の処理方法をその好ましい実施例について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１〜図４を参照するに、マルチシャフトスクリュー加工機が被処理材料２の処理のために使用される。被処理材料２は、例えばプラスチック材料である。
【００３６】
スクリュー加工機１は、プラスチック材料２の搬送方向４に連続して配置されハウジングユニットとも呼ばれる複数のハウジング部分５〜９からなるハウジング３を有する。ハウジング部分５〜９は、その端部にハウジング３を形成するように配置されるフランジ１０を介して互いに連結されている。
【００３７】
ハウジング３において、２つのハウジングボア１１、１２が形成されており、これらのボアは互いに平行であり、断面で見て水平の８字の形状を有する形態で互いに連通している。ハウジングボア１１、１２において、２つの処理エレメントシャフト１３、１４が各々のハウジングボアとそれぞれ同心円状に配置され、組み合わされる回転軸線１６、１７の周りを駆動モータ１５によって回転駆動可能にされている。処理エレメントシャフト１３、１４は、同じ方向、即ち同じ回転方向１８、１９で回転軸線１６、１７の周りに駆動される。カップリング２０及び分岐歯車装置２１が駆動モータ１５と処理エレメントシャフト１３、１４との間に配置されている。
【００３８】
分岐歯車ユニット２１に隣接する第１のハウジング部分５において、プラスチック材料がハウジングボア１１、１２に供給可能な供給開口２２が形成されている。供給開口２２を通って供給するために、ホッパとして構成される材料フイーダ２３が第１のハウジング部分５に配置されている。
【００３９】
スクリュー加工機１は、搬送方向４に連続して配置される入口ゾーン２４、加熱ゾーン２５、均質化ゾーン２６及び圧力増強ゾーン２７を有する。最後のハウジング部分９では、ハウジング３は吐出口２９が設けられたノズルプレート２８によって閉塞されている。
【００４０】
処理エレメントシャフト１３、１４は、シャフト３０、３１及びその上に配置される処理エレメント３２〜３７又は３２’〜３７’によってそれぞれ形成されている。第１のシャフト３０に配置された処理エレメント３２〜３７と第２のシャフト３１に配置された処理エレメント３２’〜３７’は互いに対応しており、第２のシャフト３１に配置される処理エレメント３２’〜３７’の参照番号は「’」が付され、第１のシャフト３０に配置される処理エレメント３２〜３７と区別することを可能にする。
【００４１】
処理エレメント３２〜３７及び３２’〜３７’は、密接に噛合する対として構成され、換言すれば互いに係合する。処理エレメントは、入口ゾーン２４及び加熱ゾーン２５においてスクリューエレメント３２、３２’及び３３、３３’として構成されている。その下流に配置された均質化ゾーン２６において、処理エレメントはスクリューエレメント３４、３４’混練エレメント３５、３６ならびに３５’、３６’として構成されている。各々の混練エレメント３５、３６、３５’、３６’は混練ブロックとして構成され、言い換えればそれらは一体に構成されている。混練エレメント３５、３６、３５’、３６’は各々複数の混練ディスク３８、３８’を有し、両者は互いに角度偏倚をなして配置され、互に連結されている。圧力増強ゾーン２７において、処理エレメントはここでもスクリューエレメント３７、３７’として構成されている。
【００４２】
処理エレメント３２〜３７、３２’〜３７’は、組み合わされるシャフト３０、３１上に回転不可能に配置される。この目的のために、シャフト３０、３１は処理エレメント３２〜３７及び３２’〜３７’の対応する内側輪郭Ｉに係合する外側輪郭Ａを有する。
【００４３】
加熱ゾーン２５においてプラスチック材料２を溶融させるために、スクリュー加工機１は誘導加熱装置３９を有する。誘導加熱装置３９はコイル４０と、組み合わされるエネルギー供給装置４１と、冷却装置４２とから成る。
【００４４】
以下、加熱ゾーン２５に位置するハウジング部分６は加熱ゾーンハウジング部分とも称する。加熱ゾーンハウジング部分６は、コンポーネントがクランピングによって配置される内側スリーブ及び外側部品４４として構成されるコンポーネント４５から成る。上記クランピング装置は、例えば締まり嵌合によって達成され得る。外側部品４４は特に外側ジャケットとして構成されている。別法として、複数の外側部品４４を設けることができ、これらは相互接続されて複数のマルチパート外側ジャケットを形成するようにたる。ハウジング部分６の端部には、フランジが外側部品４４に形成されている。ハウジングボア１１、１２はコンポーネント４５によって形成されている。
【００４５】
コイル４０及びコンポーネント４５は、一体ユニットとしてデザインされ、ハイブリッドコンポーネント４３を形成する。ハイブリッドコンポーネント４３は、例えば付加的製造プロセスによって成層して製造される。
【００４６】
コイル４０は長手方向の中心軸線４９を有し、内部空間５０を形成する。長手方向の中心軸線４９は処理エレメントシャフト１３、１４がコイル４０の内部空間５０を貫通走行するように回転軸線１６、１７と本質的に平行に延在する。したがって、コイル４０は加熱ゾーン２５内で処理エレメントシャフト１３、１４を取り囲んでいる。コイル４０は、複数の巻線Ｗ及びその端部に配置される端子４６を形成される導電体５１から成る。端子４６は、それぞれの端部に形成される各々の巻線Ｗからコンポーネント４５の外側にアクセスできるように案内される。コイル４０とコンポーネント４５の一体デザインにより、巻線Ｗがコンポーネント４５によって完全に囲まれていることが保証される。特に、巻線Ｗを形成する導電体５１は、それぞれの回転軸線１６、１７に関して半径方向に見て、コンポーネント４５を担持している。回転軸線１６、１７に見られるように、巻線Ｗは水平の８字の形状を有し、したがってハウジングボア１１、１２、言い換えればその形状に適合している。
【００４７】
冷却装置４２の一部である冷却ダクト５２がコンポーネント４５内に一体化されている。冷却ダクト５２はコイル４０、特に巻線Ｗの側部に形成され、ハウジングボア１１、１２から離隔して対面している。冷却ダクト５２はコイル４０の形状に適合するように螺旋形状を有し、コンポーネント４５の外側で流れライン４７及び戻り流れライン４８に接続されている。ハイブリッドコンポーネント４３の付加的製造の間、例えば、冷却ダクト５２も自動的に製造される。回転軸１６、１７の方向で見て、冷却ダクト５２は水平８字の形状を有し、したがってハウジングボア１１、１２及び／又はコイル４０の巻線Ｗに適合する。
【００４８】
外側部品４４には、端子４６への電気接続線５４及び冷却ダクト５２への流れライン４７及び戻り流れライン４８が案内されるそれぞれの貫通孔が各々の端部で設けられている。加熱ゾーンハウジング部分６の外側では、冷却ダクト５２は流れライン４７及び戻り流れライン４８を介して冷却剤ポンプ５６に接続され、冷却剤を冷却ダクト５２を通ってポンプ送給することを可能にする。冷却剤ポンプ５６は冷却装置４２の一部である。好ましい冷却剤は水又は油である。
【００４９】
コイル４０はエネルギー供給装置４１に接続され、コイル４０に交流電圧ＵＳ及び／又は交流電流ＩＳを調整可能な周波数ｆ及び／又は調整可能な振幅Ａで供給する。エネルギー供給装置４１は特に周波数変換器である。エネルギー供給装置４１は、端子５５を介して、主電圧ＵＮを供給する主電源に接続されている。
【００５０】
プラスチック材料２を加熱することは、処理エレメント３３及び３３’によって行われる。単純かつ効率的な加熱のために、処理エレメント３３、３３’は３層デザインを有する。内側トルク伝達層５７は絶縁層５８によって取り囲まれ、これは外側加熱層５９によって包囲されている。それぞれの処理エレメント３３、３３’の絶縁層５８は、組み合わされる加熱層５９を組み合わされるトルク伝達層５７及び組み合わされるシャフト３０又は３１からそれぞれ熱的に絶縁する。この目的のために、それぞれの絶縁層５８はトルク伝達層５７の全体の円周及び全長にわたって設けられている。したがって、それぞれの絶縁層５８はそれぞれ組み合わされる回転軸線１６又は１７を取り囲んでいる。それぞれの加熱層５９は処理エレメント３３又は３３’の表面を形成する。
【００５１】
複数の層５７〜５９を形成するために、処理エレメント３３，３３’は、金属セラミック複合材料で作成される。それぞれのトルク伝達層５７は第１の金属Ｍ１からなり、それぞれの加熱層５９は第２の金属材料Ｍ３から形成され、その間に配置されたそれぞれの絶縁層５８はセラミック材料Ｍ２からなる。材料Ｍ１は例えばスチールであり、スチールは適切な機械的強度を有するためである。これに対して、材料Ｍ２は熱的及び電気的に非伝導通性で非磁性であり、換言すれば、電磁気的に透明である。材料Ｍ３は鉄、例えばスチールであり、誘導加熱装置３９によって誘導される渦電流は渦電流損失を生じ、それによって加熱層５９は所望の加熱温度ＴＨに加熱することができる。さらに、誘導加熱装置３９の交番磁場はヒステリシス損失を鉄材料Ｍ３に生起させ、加熱層５９の付加的温度上昇をもたらす。
【００５２】
コンポーネント４５は、電磁気的に透明な材料Ｍ４からなる。電磁気的に透明な材料Ｍ４は、非磁性で非導電性である。これは、誘導加熱装置３９の交番磁場によって引き起こされるコンポーネント４５の温度上昇を防止する。材料Ｍ４は好ましくはセラミック材料である。材料Ｍ４は、例えば酸化物セラミック繊維強化複合材料である。酸化物セラミック繊維強化複合材料は、電磁波透過性、電気絶縁性、断熱性、延性及び非脆性破壊挙動、高い引張り及び曲げ剛性、耐熱衝撃性及び１３００℃以上の温度までの高温安定性などの金属とセラミックスの優れた特性を兼ね備えている。
【００５３】
導電体５１は導電性材料Ｍ５から作成される。好ましくは、導電性材料Ｍ５は良好な電気伝導体である。材料Ｍ５は、例えば銅又はアルミニウムである。
【００５４】
ハイブリッドコンポーネント４３はコンポーネント４５を形成する電磁的に透明な材料Ｍ４及び導電体５１を形成する導電性材料Ｍ５の成層したもので製造され、特に付加的製造プロセスにおいて少なくとも２つの異なる材料Ｍ４及びＭ５から作成される複合コンポーネントを得るように製造される。導電体５１は中空空間及び接合部がない断面形状を有する。導電体５１は、少なくとも部分的に直線状の非円形の断面形状を有する。導電体５１は例えば矩形の断面形状を有する。好ましくは、導電体５１は断面形状の直線状の長辺がハウジングボア１１、１２と対面するように配置される。導電体５１とハウジングボア１１、１２との間の領域Ｂにおいて、回転軸線１６、１７に直交する方向で見て、コンポーネント４５は材料厚さＤとして５ｍｍ≦Ｄ≦５０ｍｍ、特に１０ｍｍ≦Ｄ≦４０ｍｍ、特に１５ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍを有する。導電体５１によって形成される巻線Ｗがコンポーネント４５と完全に面接触し、コンポーネントがコイル４０及びコンポーネント４５から形成されるので、コンポーネント４５はコイル４０の構成によって脆弱にならず、高い機械的安定性を有する。さらに、コンポーネントは貫通孔５３の領域を除いて外側部品４４と完全に面接触する。これにより、コンポーネント４５は、被処理材料２を処理するとき半径方向に作用する力を確実に吸収することができ、これらの力を外側部品４４に消失させることができる。
【００５５】
内部空間５０において、加熱ゾーンハウジング部分６は、好ましくは専用的に非磁性かつ非導電性材料Ｍ４で構成されている。内部空間５０に配置されるコンポーネント５４の部分は、好ましくは専用的に非磁性かつ非導電性材料Ｍ４で作成される。
【００５６】
外側部品４４がコイル４０の外側に配置されるので、小さい渦電流のみが交番磁場によって外側部品４４に誘起される。従って、外側部品４４は金属材料Ｍ６で作成されている。好ましくは、他のハウジング部分５、７〜９も金属材料Ｍ６で作成される。金属材料Ｍ６は、特にスチールである。別法として、外側部品４４は材料Ｍ４で同様に作成することができる。これにより、外側部品４４の温度上昇を実質的に完全に防止する。
【００５７】
プラスチック材料２の温度ＴＫを測定するために、スクリュー加工機１は第１の温度測定センサ６０を有する。温度測定センサ６０は、ハウジング部分７で例えば均質化ゾーン２６の開始部分に配置される。さらに、スクリュー加工機には、流れライン４７内の流れ温度ＴＶを測定する第２の温度測定センサ６２及び戻り流れライン４８内の戻り流れ温度ＴＲを測定する第３の温度測定センサ６３が設けられている。温度測定センサ６０、６２、６３は制御装置６１と信号通信してスクリュー加工機１及び特に誘導加熱装置３９を制御するために使用される。このために、制御装置６１は、特にエネルギー供給装置４１及び冷却装置４２と信号通信する。制御装置６１は、特に測定された温度ＴＫ、ＴＶ及び／又はＴＲに応答して誘導加熱装置３９を制御するために使用される。
【００５８】
さらに、スクリュー加工機１はハウジング部分７及び８に形成される冷却ダクト６４から成る冷却装置を有する。冷却ダクト６４は、冷却剤を冷却ポンプ（詳細には図示せず）によって通常の方法で送給することを可能にする。冷却剤は特に水である。
【００５９】
スクリュー加工機１の機能は以下の通りである。
【００６０】
供給開口２２を介して、粉末又はペレット状のプラスチック材料２がスクリュー加工機１の入口ゾーン２４に供給される。入口ゾーン２４において、プラスチック材料２は搬送方向４に加熱ゾーン２５まで搬送される。
【００６１】
加熱ゾーン２５において、プラスチック材料２は誘導加熱装置３９によって加熱される。このために、誘導加熱装置３９はエネルギー供給装置４１及びコイル４０によって交番磁場を生成する。誘導加熱装置３９は特に周波数ｆで動作し、第１の周波数範囲の周波数ｆは、１ｋＨｚ＜ｆ≦５０ｋＨｚ、特に５ｋＨｚ≦ｆ≦４５ｋＨｚ、特に１０ｋＨｚ≦ｆ≦４０ｋＨｚである。さらに、第２の周波数範囲の周波数ｆは、１４０ｋＨｚ≦ｆ≦３６０ｋＨｚ、特に１５０ｋＨｚ≦ｆ≦３５０ｋＨｚ、特に１６０ｋＨｚ≦ｆ≦３４０ｋＨｚである。好ましくは、誘導加熱装置３９は、両方の周波数範囲で交互に動作し、その結果交番磁場の様々な透過深さが達成される。交番磁場の磁力線Ｆが図２に示されている。磁力線Ｆの集中はコイル４０の内部空間５０において高く、したがって磁場強度はそこにおいて高い。さらに、処理エレメント３３、３３’の加熱層５９はコアの形態で作用する。交番磁場は渦電流を加熱層５９中に誘導し、この渦電流はオーミック渦電流損失を発生する。また、交番磁場により加熱層５９中にヒステリシス損失を発生する。オーミック渦電流損失及びヒステリシス損失により、加熱層５９が加熱温度ＴＨまで昇温する。加熱温度ＴＨは周波数ｆ及び／又は振幅Ａによって変化させることができる。プラスチック材料２の処理エレメントシャフト１３、１４との密着に因り、プラスチック材料２は加熱層５９によって加熱される。したがって、加熱層５９で発生した熱はプラスチック材料２に伝導し、加熱ゾーン２５において温度ＴＫまで温度上昇する。温度ＴＫは、特にプラスチック材料２の溶融温度ＴＭより高く、固体プラスチック材料２を加熱ゾーン２５において少なくとも部分的に溶融する。
【００６２】
コンポーネント４５は非磁性かつ非導電性である電磁気的に透明な材料Ｍ４で作成されているので、交番磁場はコンポーネント４５の温度上昇をもたらさない。したがって、誘導加熱装置３９によって供給されるエネルギーはエネルギー処理エレメント３３、３３’の加熱層５９を介して簡単かつ効率的な態様でプラスチック材料２に導入される。また、絶縁層５８は加熱層５９で発生した熱がシャフト３０、３１の方向に伝導することを防止する。
【００６３】
導電体５１は接合部がなく、特にはんだ材料がないので、誘導加熱装置３９を高出力で動作させることができ、導電体５１の最大許容温度が導電性材料Ｍ５の溶融温度によってのみ制限され、はんだ材料の最大許容温度によって制限されることはない。誘導加熱装置３９の動作中、導電体５１の温度はオーミック損失に因り上昇し、温度ＴＬを有する導電体５１で発生した熱損失はコンポーネント４５に消失される。好ましくは、誘導加熱装置３９は導電体５１又はコイル４０の温度ＴＬが被処理材料２の溶融温度ＴＭよりも高くなるように動作される。好ましくは、温度ＴＬは１００℃以上、特に１６０℃以上、特に２３０℃以上である。この形態において、熱損失はコンポーネント４５を介して被処理材料２に伝達され、被処理材料２は一方では処理エレメントシャフト１３、１４を介して内側から加熱され、他方ではコンポーネント４５を介して外側から加熱される。この形態において、コイル４０の熱損失は被処理材料２の加熱に使用することにより、その結果誘導加熱装置３９の効率が向上する。
【００６４】
プラスチック材料２の温度ＴＫは温度測定センサ６０によって測定され、制御装置６１に送信される。制御装置６１は温度ＴＫを好ましくはプラスチック材料２の溶融温度ＴＭよりも高い所定の公称温度ＴＳと比較する。温度ＴＫが公称温度ＴＳよりも低い場合、制御装置６１はエネルギー供給装置４１を作動させて振幅Ａ及び／又は周波数ｆを増加させる。逆に、温度ＴＫが高すぎる場合、振幅Ａ及び／又は周波数ｆが減少する。必要であれば、導電体５１は冷却される。この目的のために、冷却装置４２は冷却剤、特に水又は油を冷却ダクト５２を通って冷却剤ポンプ５６によってポンプ圧送する。流れ温度ＴＶ及び戻り流れ温度ＴＲを測定し、材料２の温度ＴＫを測定することにより、被処理材料２に導入されるエネルギーの量を、加熱された処理エレメントシャフト１３、１４を介して、かつ可能性としてコンポーネント４５によって伝達される熱損失を介して決定することが可能である。これにより、処理方法を熱的に最適化することができる。
【００６５】
均質化ゾーン２６において、未だ固体のプラスチック材料２が存在する場合には、プラスチック材料２は完全に均質化され溶融される。必要であれば、プラスチック材料２は冷却剤ダクト６４を通ってポンプ圧送される冷却剤、特に水によって冷却される。
【００６６】
圧力増強ゾーン２７において、完全に溶融し均質化されたプラスチック材料２の圧力が上昇する。次いで、プラスチック材料２は排出開口２９を介して排出される。
【００６７】
本発明によるスクリュー加工機１は、エネルギーを被処理材料２に簡単かつ効率的な形態で誘導又は熱によって導入することができるので、機械的エネルギー入力を大幅に減少させることができ、その結果機械的負荷及びスクリュー加工機１の磨耗が大幅に低減される。さらに、効率的なエネルギー入力はスクリュー加工機１の省エネ運転を可能にする。スクリュー加工機１の総電力に関して、誘導加熱装置３９は特に１０％〜９０％、特に２０％〜８０％、特に３０％〜７０％の加熱電力を有する。必要であれば、誘導加熱装置３９を複数の異なる周波数ｆで同時に動作させることもできる。これにより、周辺加熱層５９のような様々な距離に配置される領域を加熱することができる。
【００６８】
処理エレメント３３、３３’の複合材料は、例えば３Ｄ印刷プロセスとその後に続く焼結で製造される。このタイプの複合材料又は複合体の製造方法は知られている。
【００６９】
例えば、ハイブリッドコンポーネント４３は、付加的な製造工程で、言い換えれば３Ｄ印刷プロセスとその後続の焼結工程によって成層して製造することができる。コンポーネント４５の電磁的に透明な材料Ｍ４は、例えばセラミック材料である。必要であれば、材料Ｍ４は、強化粒子、特に強化繊維及び／又はフェライトを備えて交番磁場を増加させ、かつ誘導することができる。導電性材料Ｍ５は、例えば金属材料、金属材料組成物及び／又は導電性セラミック材料である。好ましくは、ハイブリッドコンポーネント４３は金属セラミックハイブリッドコンポーネントである。ハイブリッドコンポーネント４３は、特に磁気的に透明な材料Ｍ４及び導電性材料Ｍ５で形成される複合コンポーネントとしてデザインされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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