本發(fā)明涉及混合元件，其在每個縱向區(qū)段具有增加的數(shù)量的基本幾何形狀周期，且對于包括成對地共同旋轉(zhuǎn)（co-rotate）的螺旋軸的多軸螺旋擠壓機(jī)具有改善的分散效果。本發(fā)明還涉及在多軸螺旋擠壓機(jī)中使用混合元件、包括混合元件的對應(yīng)螺旋擠壓機(jī)，以及用于擠出塑性體的方法。

背景技術(shù)：

共同旋轉(zhuǎn)的多軸螺旋擠壓機(jī)已經(jīng)已知很長時間。這種螺旋擠壓機(jī)的綜述在出版物[1]=Kohlgrüber（科爾格呂貝爾）：共同旋轉(zhuǎn)的雙螺旋擠壓機(jī)，Hanser Publishing（漢薩出版社），慕尼黑，2007中給出?，F(xiàn)代的螺旋擠壓機(jī)具有模塊化系統(tǒng)，其中，能夠?qū)⒏鞣N螺旋元件安裝在芯軸上。這允許本領(lǐng)域技術(shù)人員使螺旋擠壓機(jī)適應(yīng)所討論的工藝任務(wù)。在這種情況中，輸運(yùn)元件、揉捏元件和/或混合元件能夠被使用且彼此組合。

例如，DE 102007055764 A1公開了用于雙螺旋擠壓機(jī)的螺旋，其具有螺旋主體，其包括沿軸向方向的多個部段彼此的組合。螺旋主體具有沿軸向方向的多個區(qū)段，它們執(zhí)行各種功能：用于輸運(yùn)待揉捏的材料的輸運(yùn)區(qū)段、用于揉捏待揉捏材料的揉捏區(qū)段，以及用于加壓和擠出待揉捏材料的擠壓區(qū)段。

在多軸螺旋擠壓機(jī)上執(zhí)行的基本任務(wù)中的一個是不能夠彼此均勻地混合的液相或液態(tài)添加劑在聚合物熔體中的分散，或者固體在聚合物熔體中的分散。

在多軸螺旋擠壓機(jī)上執(zhí)行的又一基本任務(wù)是氣相在聚合物熔體中的分散。在所謂的排氣擠壓機(jī)中，氣相用作在分散區(qū)下游的排氣區(qū)中的引氣劑（entraining agent）。引氣劑引起聚合物熔體的（改善的）發(fā)泡，并且在一方面帶有對應(yīng)地更大的自由排氣表面面積，以及另一方面待排氣的揮發(fā)性物質(zhì)（單體、低聚物、溶劑）的壓力的局部減小。用于該目的的已知的引氣劑的示例是水、二氧化碳或氮。

分散的品質(zhì)對螺旋擠壓機(jī)的操作行為具有多方面的影響。由于塑性體中的不均勻性，氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)添加劑的不良分散降低了產(chǎn)品品質(zhì)。引氣劑在分散區(qū)中的不良分散也引起在排氣區(qū)下游的排氣區(qū)中排氣性能下降，因此潛在地使得不可能實(shí)現(xiàn)單體、低聚物和溶劑在塑性體中期望的殘留濃度。

不良分散能夠通過增加旋轉(zhuǎn)速度或降低生產(chǎn)量來抵消。這兩種措施的缺點(diǎn)在于，其引起螺旋擠壓機(jī)中處理的塑性體的溫度上升，因此由于增加的損傷動力學(xué)降低產(chǎn)品品質(zhì)。

DE 4134026 A1公開了混合元件，其適合于在聚合物熔體中分散填充料和液態(tài)添加劑。這些混合元件的幾何形狀基于反向輸運(yùn)、帶有埃德門格輪廓（Erdmenger profile）的單頭螺紋輸運(yùn)元件，且在其梳格（comb）排中具有主動輸運(yùn)（active-conveying）凹槽。本領(lǐng)域技術(shù)人員將這種混合元件稱為帶齒混合元件（TME）。

DE 4134026 A1公開了帶齒混合元件，其中，基本幾何形狀的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.2到0.35倍，并且其中，節(jié)距被理解為表示螺旋輪廓（screw profile）的完整旋轉(zhuǎn)所需要的軸向長度。凹槽的節(jié)距給定為帶齒混合元件的外徑的2.5-6倍。

JP 2001310369 A公開了帶齒混合元件，其中，基本幾何形狀的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.1到0.5倍。

JP 2012 213996 A公開了帶齒混合元件，其中，基本幾何形狀的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.1到0.3倍。

WO 2009/051279 A1公開了混合元件，其中，基本幾何形狀的節(jié)距是外徑的0.50到1.50倍?；旌显拿總€基本幾何形狀周期具有10到30個凹槽。

然而，在用根據(jù)DE 4134026 A1的帶齒混合元件的氣相的分散中觀察到，所形成的氣泡的大小不均勻，且具體地，經(jīng)常出現(xiàn)更大的氣泡。大的氣泡是有害的，因?yàn)槠浔砻娣e-體積比極其小，且因此下游排氣區(qū)僅設(shè)有用于排氣的有限的表面積。此外，觀察到在將氣相添加到聚合物熔體時，在帶齒混合元件的區(qū)域中，僅需要對應(yīng)于帶齒混合元件的外徑的軸向長度，以便在氣相在或多或少的小氣泡內(nèi)的實(shí)際分散開始之前，預(yù)分散所添加的氣相。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

將現(xiàn)有技術(shù)作為出發(fā)點(diǎn)，本發(fā)明的目的因此是提供用于多軸螺旋擠壓機(jī)的混合元件，其允許在可能的最低能量輸入和可能的最高生產(chǎn)量的情況下可能的最有利的分散（具體地氣態(tài)添加劑的分散）。

該目的通過提供用于包括成對地共同旋轉(zhuǎn)的螺旋軸的多軸螺旋擠壓機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的混合元件實(shí)現(xiàn)，其中，在縱長地對應(yīng)于混合元件的外徑的縱向區(qū)段中的基本幾何形狀周期的數(shù)量大于或等于5.5，并且其中，該混合元件的特征在于其基本幾何形狀是帶有單頭螺紋螺旋埃德門格輪廓（Erdmenger profile）的反向輸運(yùn)饋送元件的基本幾何形狀，其梳格設(shè)有主動輸運(yùn)凹槽，并且所述輸運(yùn)凹槽的節(jié)距是混合元件的外徑的至少7倍。

意外地，發(fā)現(xiàn)相比于現(xiàn)有技術(shù)，示出每縱向區(qū)段有增加數(shù)量的基本幾何形狀周期的混合元件在相同能量輸入和相同生產(chǎn)量的情況下提供改善的分散。

氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)添加劑以及引氣劑的改善的分散使得可能關(guān)于其改善的均勻性和單體、低聚物和溶劑的減少的殘留實(shí)現(xiàn)塑性體的更好的產(chǎn)品品質(zhì)。如果不需要改善的分散和產(chǎn)品品質(zhì)的對應(yīng)改善，則能夠減小旋轉(zhuǎn)速度直到恢復(fù)先前的產(chǎn)品品質(zhì)為止，并因此塑性體中的溫度更低，且螺旋擠壓機(jī)的具體能量需要減少。替代性地，能夠增加生產(chǎn)量直到恢復(fù)先前的產(chǎn)品品質(zhì)為止，并因此在一方面，塑性體中的溫度更低且螺旋擠壓機(jī)的具體能量需要減少，且在另一方面，塑性體的每產(chǎn)品量的固定成本減小。

根據(jù)本發(fā)明的混合元件的使用因此使得可能減少具體能量輸入，且因此改善產(chǎn)品品質(zhì)，或者增加產(chǎn)品生產(chǎn)量且仍然實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)的那些分散的分散。

在本發(fā)明的意義內(nèi)，術(shù)語螺旋擠壓機(jī)應(yīng)被理解為表示雙軸擠壓機(jī)、多軸擠壓機(jī)或環(huán)型擠壓機(jī)。在下文中，術(shù)語螺旋擠壓機(jī)被用作用于這三種類型的螺旋擠壓機(jī)的通用術(shù)語。螺旋擠壓機(jī)包括一個或多個機(jī)筒，其帶有基本上軸向平行的兩個或更多個相互交錯的機(jī)筒孔和成對地共同旋轉(zhuǎn)的兩個或更多個互鎖螺旋軸。螺旋軸可具有輸運(yùn)元件、揉捏元件和/或混合元件的任意期望組合。

輸運(yùn)元件（參考[1]，pp. 227-248）的特征在于，螺旋輪廓沿軸向方向連續(xù)地螺旋扭轉(zhuǎn)且向前行。輸運(yùn)元件能夠是右旋的或左旋的，且取決于螺旋擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，可以是主動輸運(yùn)的或反向輸運(yùn)的。輸運(yùn)元件的節(jié)距T優(yōu)選地在外徑的0.1倍到10倍的范圍中，其中，節(jié)距被理解為螺旋輪廓的完整旋轉(zhuǎn)所需要的軸向長度。出于實(shí)際原因，輸運(yùn)元件的軸向長度優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)成T/Z的整數(shù)倍，其中，Z是旋合圈數(shù)。

揉捏元件（參考[1]，pp. 227-248）的特征在于，螺旋輪廓借助于揉捏盤沿軸向方向間歇地向前行，揉捏盤中的每一個均由凹槽與其它揉捏盤分開。揉捏盤之間的偏移角度OA優(yōu)選地在10°到180°的范圍中。揉捏盤的布置能夠是右旋或左旋。取決于螺旋擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，揉捏元件能夠是主動輸運(yùn)、饋送-中立，或反向輸運(yùn)型。揉捏盤的軸向長度LK優(yōu)選地在外徑的0.02到2倍的范圍中。在兩個鄰近的揉捏盤之間的凹槽LG的軸向長度優(yōu)選地在外徑的0.001到0.1倍的范圍中。在本發(fā)明的意義內(nèi)，揉捏元件的節(jié)距T被理解為指代揉捏盤的完整的、間歇的旋轉(zhuǎn)所需要的軸向長度，即，T=360/OA*（LK+LG）。揉捏元件的節(jié)距T優(yōu)選地在外徑的0.1到10倍的范圍中。出于實(shí)際原因，揉捏元件的軸向長度優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為T/Z的整數(shù)倍，其中，Z是旋合圈數(shù)。

除了其它方法之外，能夠通過將輸運(yùn)元件配置成帶有在螺旋梳格中的開口來形成混合元件（參考[1]，pp. 227-248）。這樣的混合元件能夠是右旋的或左旋的。這種混合元件的節(jié)距T優(yōu)選地在外徑的0.1到10倍的范圍中。類似于輸運(yùn)元件，混合元件的軸向長度優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為T/Z的整數(shù)倍。開口優(yōu)選地呈U形或V形凹槽的形式?；旌显陌疾蹆?yōu)選地軸向平行布置，或者相對于所述混合元件基于其上的輸運(yùn)元件的節(jié)距逆向輸運(yùn)。取決于混合元件基于其上的輸運(yùn)元件的節(jié)距和凹槽的數(shù)量、大小、形式和節(jié)距，混合元件能夠是主動輸運(yùn)、饋送-中立或反向輸運(yùn)型。凹槽的節(jié)距被理解為是凹槽圍繞混合元件的縱向軸線的完整旋轉(zhuǎn)所需要的軸向長度。

混合元件進(jìn)一步通過將揉捏元件配置成帶有在揉捏盤中的開口而形成。這種混合元件能夠是右旋或左旋的。這種混合元件的節(jié)距T優(yōu)選地在外徑的0.1到10倍的范圍中。類似于揉捏元件，混合元件的軸向長度優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為T/Z的整數(shù)倍。開口優(yōu)選地呈U形或V形凹槽的形式?；旌显陌疾蹆?yōu)選地軸向平行地布置，或者相對于所述混合元件基于其上的揉捏元件的節(jié)距逆向輸運(yùn)。取決于混合元件基于其上的揉捏元件的節(jié)距和凹槽的數(shù)量、大小、形式和節(jié)距，混合元件能夠是主動輸運(yùn)、饋送-中立或反向輸運(yùn)型。凹槽的節(jié)距被理解為是凹槽圍繞混合元件的縱向軸線的完整旋轉(zhuǎn)所需要的軸向長度。

混合元件進(jìn)一步通過具有開口的一序列交替的無節(jié)距環(huán)形成（參考[1]，pp. 227-248）。交替意指，在一對軸中，軸上的環(huán)沿軸向方向交替。環(huán)的外徑優(yōu)選地在機(jī)筒內(nèi)徑的0.9到0.998倍的范圍中。開口優(yōu)選地呈U形或V形凹槽的形式?；旌显陌疾蹆?yōu)選地軸向平行布置，從而輸運(yùn)或逆向輸運(yùn)。凹槽的節(jié)距被理解為是凹槽圍繞混合元件的縱向軸線的完整旋轉(zhuǎn)所需要的軸向長度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將這種混合元件稱為帶齒塊（TB）或帶齒塊元件（TME）。

混合元件基于其上的輸運(yùn)元件、揉捏元件或帶齒塊的幾何形狀在本發(fā)明的意義內(nèi)被稱為混合元件的基本幾何形狀，或者以縮略形式簡單地稱為基本幾何形狀。

基本幾何形狀周期長度tb在本發(fā)明的意義內(nèi)被理解為指代混合元件基于其上的輸運(yùn)元件、揉捏元件或帶齒塊的最小幾何重復(fù)單元的軸向長度。

在單頭螺紋輸運(yùn)元件中，基本幾何形狀周期長度tb等于節(jié)距T，即tb=T。在雙頭螺紋輸運(yùn)元件中，基本幾何形狀周期長度tb等于節(jié)距T的一半，即，tb=T/2?？傮w地，帶有旋合圈數(shù)Z的輸運(yùn)元件的基本幾何形狀周期長度tb等于節(jié)距T除以旋合圈數(shù)Z，即，tb=T/Z。

在單頭螺紋揉捏元件中，基本幾何形狀周期長度tb等于節(jié)距T，即 tb=T。在雙頭螺紋揉捏元件中，基本幾何形狀周期長度tb等于節(jié)距T的一半，即，tb=T/2?？傮w地，帶有旋合圈數(shù)Z的揉捏元件的基本幾何形狀周期長度tb等于節(jié)距T除以旋合圈數(shù)Z，即，tb=T/Z。

在帶齒塊中，基本幾何形狀周期長度tb被理解為在一對軸上環(huán)的一次交替所需要的長度。

在本發(fā)明的意義內(nèi)，基本幾何形狀周期的數(shù)量nb被理解為指代縱長地對應(yīng)于混合元件的外徑的軸向長度Da除以基本幾何形狀周期長度，即，nb=Da/tb。

附圖說明

圖1示出根據(jù)DE 4134026 A1的傳統(tǒng)帶齒混合元件（TME），其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于3.75，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的3.20倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖2示出帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于5.63，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的3.20倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖3示出帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的3.20倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖4示出帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的6.39倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的7.99倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的9.59倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖7示出帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的3.20倍，其中，凹槽延伸至芯徑（core diameter）。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的帶齒混合元件的變型，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的3.20倍。左側(cè)圖示出側(cè)視圖，且右側(cè)圖示出等軸視圖。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一對帶齒混合元件，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的7.99倍。所使用的間隙策略是增加軸向距離，這導(dǎo)致兩個混合元件之間的徑向間隙和軸向間隙不一致。上部圖示出該對帶齒混合元件的側(cè)視圖，且下圖示出截面A的放大視圖。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一對帶齒混合元件，其基本幾何形狀周期的數(shù)量等于7.51，且其凹槽節(jié)距是混合元件的外徑的7.99倍。空間等距被用作間隙策略，從而在兩個混合元件之間產(chǎn)生相等的徑向間隙和軸向間隙。上部圖示出該對帶齒混合元件的側(cè)視圖，且下部圖示出截面A的放大視圖。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的排氣擠壓機(jī)的分散區(qū)的基本結(jié)構(gòu)。

圖12示出樹脂玻璃擠壓機(jī)的測試結(jié)構(gòu)。

圖13示出TME類型的混合元件。

圖14示出根據(jù)本發(fā)明的在雙軸擠壓機(jī)的機(jī)筒中的一對帶齒混合元件。

具體實(shí)施方式

在根據(jù)本發(fā)明的混合元件的優(yōu)選實(shí)施例中，在縱長地對應(yīng)于混合元件的外徑的軸向縱向區(qū)段中的基本幾何形狀周期的數(shù)量nb大于或等于5.5，優(yōu)選地大于或等于7，且小于或等于10。發(fā)現(xiàn)在大于10的值下，不再充分地確保螺旋梳格或揉捏盤的強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的混合元件具有帶有單頭螺紋螺旋埃德門格輪廓的反向輸運(yùn)饋送元件的基本幾何形狀，其梳格設(shè)有主動輸運(yùn)凹槽。本領(lǐng)域技術(shù)人員將這些混合元件稱為所謂的帶齒混合元件（TME）。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的帶齒混合元件的主動輸運(yùn)凹槽的節(jié)距是混合元件的外徑的至少7倍，且特別優(yōu)選地是混合元件的外徑的至少9倍。帶齒混合元件可具有任意期望數(shù)量的凹槽。凹槽的數(shù)量優(yōu)選地在6到20的范圍中，且特別優(yōu)選地在8到16的范圍中。凹槽能夠是U形或V形。

根據(jù)本發(fā)明的混合元件在多軸螺旋擠壓機(jī)中的使用也是本發(fā)明的主題。

根據(jù)本發(fā)明的混合元件優(yōu)選地在雙軸螺旋擠壓機(jī)中使用。在這種情況中，根據(jù)本發(fā)明的混合元件能夠與其它螺旋元件，具體地輸運(yùn)元件、揉捏元件和/或混合元件組合。

包括具有以下序列的螺旋元件作為分散區(qū)的兩個或多個螺旋軸的螺旋擠壓機(jī)也是本發(fā)明的主題：

（i）主動輸運(yùn)螺旋元件，優(yōu)選地主動輸運(yùn)饋送元件或主動輸運(yùn)揉捏元件，

（iii）根據(jù)本發(fā)明的混合元件，以及

（v）主動輸運(yùn)螺旋元件，優(yōu)選地主動輸運(yùn)饋送元件或主動輸運(yùn)揉捏元件。

在優(yōu)選實(shí)施例中，螺旋軸包括以下序列的螺旋元件作為分散區(qū)：

（i）主動輸運(yùn)螺旋元件，優(yōu)選地主動輸運(yùn)饋送元件或主動輸運(yùn)揉捏元件，

（ii）至少一個反向輸運(yùn)螺旋元件，優(yōu)選地反向輸運(yùn)饋送元件或反向輸運(yùn)揉捏元件，

（iii）根據(jù)本發(fā)明的混合元件，

（iv）至少一個反向輸運(yùn)螺旋元件，優(yōu)選地反向輸運(yùn)饋送元件或反向輸運(yùn)揉捏元件，以及

（v）主動輸運(yùn)螺旋元件，優(yōu)選地主動輸運(yùn)饋送元件或主動輸運(yùn)揉捏元件。

螺旋擠壓機(jī)能夠包含多個分散區(qū)，其包括前述序列（i）到（v）。螺旋擠壓機(jī)優(yōu)選地包含1到8個，特別優(yōu)選地1到6個，且最優(yōu)選地1到4個分散區(qū)。分散區(qū)用以在聚合物熔體中盡可能精密地分散添加劑、優(yōu)選地引氣劑。

輸運(yùn)元件、揉捏元件和/或混合元件能夠被用作螺旋元件（i）、（ii）、（iv）和（v）。輸運(yùn)元件或揉捏元件優(yōu)選地被用作螺旋元件（i）和（v）。輸運(yùn)元件優(yōu)選地被用作螺旋元件（ii）和（iv）。

通過合并一個或多個反向輸運(yùn)、壓力消耗螺旋元件（ii），能夠防止待分散的氣態(tài)添加劑沿上游方向逸散，其中優(yōu)選地在（ii）的下游饋送所述氣態(tài)添加劑。能夠通過使用一個或多個壓力消耗螺旋元件（iv）調(diào)整包括根據(jù)本發(fā)明的混合元件（iii）的分散區(qū)的局部區(qū)域中的壓力水平。

混合元件（iii）優(yōu)選地具有比螺旋元件（i）和（ii）中的至少一者和螺旋元件（iv）和（v）中的至少一者更小的外徑。

螺旋擠壓機(jī)的重要操作參數(shù)是體積流量V（單位[m³/s]）。為了在不同大小的螺旋擠壓機(jī)中獲得相同的操作行為，必須在相同的無量綱體積流量Q（單位[1]）下操作擠壓機(jī)。如在[1]中在pp. 129到146上所示，根據(jù)體積流量V除以擠壓機(jī)旋轉(zhuǎn)速度n（單位[1/s]）和機(jī)筒的內(nèi)徑Dg的三次冪（單位[m³]）計(jì)算無量綱體積流量Q。這給出以下數(shù)學(xué)公式：Q=V/（nDg³）。如在出版物[2]=工藝技術(shù)，VDI出版社，Düsseldorf（杜塞爾多夫），2013，pp. 53到66中所示，復(fù)合擠壓機(jī)（compounding extruder）的典型無量綱生產(chǎn)量在Q=0.06-0.15的范圍中，且排氣擠壓機(jī)的典型無量綱生產(chǎn)量在Q=0.03-0.06的范圍中。

螺旋元件的重要操作參數(shù)是其無量綱固有生產(chǎn)量A1（單位[1]）。無量綱固有生產(chǎn)量A1被理解為指代當(dāng)螺旋元件被塑性體完全填充且沿螺旋元件的壓力梯度等于零時，由螺旋元件實(shí)現(xiàn)的無量綱生產(chǎn)量。取決于螺旋元件的幾何形狀，螺旋元件能夠具有正A1、A1=0或負(fù)A1。主動輸運(yùn)饋送元件和主動輸運(yùn)揉捏元件具有正A1。向后輸運(yùn)饋送元件和向后輸運(yùn)揉捏元件具有負(fù)A1。在間隔套筒或雙頭螺紋揉捏元件（其揉捏盤相對于彼此偏移90°）的情況中，無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0。在混合元件中，能夠通過選擇凹槽的節(jié)距在負(fù)的和正的固有生產(chǎn)量之間調(diào)整無量綱固有生產(chǎn)量。其無量綱固有生產(chǎn)量A1小于或等于通過螺旋擠壓機(jī)的無量綱體積流量Q的螺旋元件總是被螺旋擠壓機(jī)中的塑性體完全地填充。其無量綱固有生產(chǎn)量A1大于通過螺旋擠壓機(jī)的無量綱體積流量Q的螺旋元件能夠在螺旋擠壓機(jī)中被填充或部分地填充。

根據(jù)本發(fā)明的混合元件的固有生產(chǎn)量A1優(yōu)選地最大是無量綱體積流量Q的0.8倍，且特別優(yōu)選地最大是0.6倍。這是有利的，因?yàn)榧词乖谛」收匣虻腿萘坷玫那闆r中，根據(jù)本發(fā)明的混合元件也被填充到足夠的程度。

用于在根據(jù)本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)中擠出塑性體的方法也是本發(fā)明的主題。

塑性體被理解為可變形的質(zhì)量體。塑性體的示例是聚合物熔體，主要是熱塑性塑料和彈性體、聚合物熔體的混合物或聚合物熔體與固體、液體或氣體的分散體。

在根據(jù)本發(fā)明的用于擠出塑性體的方法中，混合元件（iii）優(yōu)選地被用于氣態(tài)、液態(tài)或粉末狀添加劑且特別優(yōu)選地氣態(tài)引氣劑在塑性體中的分散。特別優(yōu)選的引氣劑是氮。

能夠根據(jù)本發(fā)明以高效率擠出同時保護(hù)產(chǎn)品的塑性體的示例包括懸濁液、膏體、玻璃、陶瓷體、呈熔體形式的金屬、塑料、塑料熔體、聚合物溶液以及彈性體和橡膠體。

優(yōu)選地使用塑料和聚合物溶液，且特別優(yōu)選地使用熱塑性聚合物。作為熱塑性聚合物，優(yōu)選地使用由以下項(xiàng)構(gòu)成的集合中的至少一種物質(zhì)：聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯（特別是聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯）、聚醚、熱塑性聚亞安酯、聚縮醛、含氟聚合物（特別是聚偏二氟乙烯）、聚醚砜、聚烯烴（特別是聚乙烯和聚丙烯）、聚酰亞胺、聚丙烯酸酯（特別是聚（甲基）丙烯酸甲脂）、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚酮、聚芳醚酮、苯乙烯聚合物（特別是聚本乙烯）、苯乙烯共聚物（特別是苯乙烯-丙烯腈共聚物）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氯乙烯。也優(yōu)選地使用上文列出的塑料的所謂的摻混物，并且這被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解為指代兩種或更多種塑料的組合。特別優(yōu)選地，在聚碳酸酯的生產(chǎn)和復(fù)合中使用根據(jù)本發(fā)明的方法。這關(guān)于聚碳酸酯的著色（color）特別有利，所述著色通過黃度指數(shù)（YI）在非染色聚碳酸酯中測量。

如已知的那樣，能夠根據(jù)邊界工藝（boundary process）或熔體酯基轉(zhuǎn)移工藝生產(chǎn)聚碳酸酯。在這兩種生產(chǎn)過程中，獲得聚碳酸酯，其包含殘留量的單體、低聚物和/或溶劑。根據(jù)本發(fā)明的方法適合于至少部分地去除這些揮發(fā)性成份。

在用于生產(chǎn)聚碳酸酯的邊界工藝中，使用包括諸如氯苯和二氯甲烷的氯代芳烴的溶劑，且其在最終產(chǎn)品中的殘留量是不期望的，因?yàn)樗鼈儗厶妓狨ゾ哂胁焕绊憽Ｏ啾扔诂F(xiàn)有技術(shù)的方法，借助于根據(jù)本發(fā)明的混合元件（iii）的增加的分散效果，殘留濃度能夠進(jìn)一步減小，或者通過使用擠壓機(jī)的更低旋轉(zhuǎn)速度，能夠防止熱損傷和分解產(chǎn)品的產(chǎn)生。聚碳酸酯溶液的有效濃度和溶劑殘留物的蒸發(fā)同時避免熱損傷是極其重要的，以便獲得具有有利的光學(xué)性質(zhì)的聚碳酸酯。

文獻(xiàn)中廣泛地描述了根據(jù)相界工藝的聚碳酸酯合成的方法，例如在Schnell,“Chemistry and Physics of Polycarbonates（聚碳酸酯的化學(xué)和物理學(xué)）”，“Polymer Reviews（聚合物評論）”，卷9，Interscience Publishers，紐約，倫敦，悉尼 1964，pp. 33-70中。

在相界工藝中，首先將雙酚的二鈉鹽（或各種酚類的混合物）置放在水性堿溶液（或者懸濁液）中，且然后使混合物在惰性有機(jī)溶劑或溶劑混合物存在的情況下光氣化，這形成第二相。使用合適的催化劑將所得的低聚碳酸鹽（其主要在有機(jī)相中存在）縮合成溶解在有機(jī)相中的高分子量聚碳酸酯。最后，有機(jī)相被分出且在多級工藝中清洗，以便去除殘留量的鈉和催化劑。在反應(yīng)之后，有機(jī)相通常包含10-20 wt.%的聚碳酸酯。

然后必須將聚碳酸酯與有機(jī)相隔離。專利文獻(xiàn)和教科書中描述了用于濃縮聚碳酸酯溶液和分離聚碳酸酯的常規(guī)方法，且其對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。優(yōu)選地通過借助于溫度或真空蒸發(fā)溶劑來執(zhí)行聚碳酸酯從溶液的分離。為了在溶劑的蒸發(fā)之后直接獲得熔體相，該方法需要使用諸如氯苯的高沸點(diǎn)（>100℃）溶劑。為了改善在反應(yīng)期間聚合物在溶劑中的溶解度，也使用一種或多種高沸點(diǎn)溶劑和低沸點(diǎn)二氯甲烷的混合物。二氯甲烷與高沸點(diǎn)溶劑的重量比率通常為近似1:1。

用于在沒有任何可檢測的殘留溶劑含量的情況下產(chǎn)生聚碳酸酯的可能方法是根據(jù)酯基轉(zhuǎn)移工藝產(chǎn)生。Schnell,“Chemistry and Physics of Polycarbonates（聚碳酸酯的化學(xué)和物理學(xué)）”中也描述了該方法。在該方法中，單體、雙酚或各種雙酚的混合物與碳酸二芳基酯或各種碳酸二芳基酯的混合物在平衡反應(yīng)中反應(yīng)。在該反應(yīng)中，酚或酚類的混合物作為副產(chǎn)物產(chǎn)生。通過去除這些酚類，逐漸實(shí)現(xiàn)期望的分子量。

在酯基轉(zhuǎn)移工藝之后產(chǎn)生的聚碳酸酯不可避免地包含在反應(yīng)中產(chǎn)生的酚類，以及殘留量的雙酚單體和碳酸二芳基酯（諸如碳酸二苯酯）。碳酸二苯酯的殘留量例如在200到700 ppm的范圍中。這些物質(zhì)也具有有害影響。它們在諸如注射模塑和擠壓的工藝期間由處理器部分地釋放，因此導(dǎo)致令人不悅的氣味和環(huán)境污染。此外，在注射模塑中，其能夠?qū)е鲁练e物的形成且因此導(dǎo)致減少的使用壽命。在與食物接觸時，其也能夠從聚碳酸酯轉(zhuǎn)入食物內(nèi)，從而引起味道的改變。水尤其容易遭受味道的改變。在氯或溴離子存在的情況下，當(dāng)由聚碳酸酯制成的食物容器在清潔和/或消毒時與氯基活性劑（chloroactive agents）或者強(qiáng)氧化劑接觸時，酚類特別傾向于形成鹵代酚類。在文獻(xiàn)中給出的酚在水中的味道閾值是10 μg/L （Young & Crane等, 1996），且鹵代酚的味道閾值降低近似1/500（H.Burttschel等，J. Am. Water Works Assoc., 51：205（1959）,“Chlorine Derivative of Phenol Causing Taste and Odor（引起味道和氣味的酚的氯衍生物）”，和C.Joll等， Curtin University of Technology（可廷科技大學(xué)），應(yīng)用有機(jī)地球化學(xué)中心，“The Chemistry of Halophenol Tastes in Perth Drinking Water（珀斯飲用水中的鹵酚味道的化學(xué)）”。聚碳酸酯中酚的殘留量因此對飲用水具有特別不利的影響。

產(chǎn)生聚碳酸酯的又一可能方法在于在吡啶或吡啶和氯苯的混合物存在的情況下進(jìn)行雙酚的光氣化，如例如在US314432中描述的那樣。因?yàn)槠鋸?qiáng)烈的、令人不悅的氣味，包含殘留量的吡啶的聚碳酸酯完全不適合用于食品應(yīng)用。

鹵代溶劑示出與酚類及其鹵代衍生物的感官閾值類似地低的感官閾值。盡管由于其低擴(kuò)散常數(shù)，其更少地溶解且遷移更加緩慢，但是取決于條件，其可進(jìn)入水內(nèi)，因此引起味道的改變。在味道測試中，在水中的氯苯水平低至1 ppb的情況下，測試對象已經(jīng)檢測到味道的改變。為了確定地排除這種味道改變，在由聚碳酸酯制成的飲用水瓶中，殘留的氯苯含量必須低于10 ppm。

用于產(chǎn)生聚碳酸酯的又一可能性是在相界處進(jìn)行反應(yīng)，并且隨后通過注入加熱的氣體（主要是水蒸汽）將聚碳酸酯從有機(jī)溶劑分離，以便驅(qū)逐揮發(fā)性成份。在該工藝中，用載氣噴灑聚碳酸酯溶液，且聚碳酸酯沉淀為固體，主要作為水性懸濁液。其它分離方法包括結(jié)晶和沉淀，以及將固體相中的溶劑殘留物烘烤出。后者的方法需要使用二氯甲烷作為溶劑。然而，二氯甲烷在聚碳酸酯中的殘留具有特別有害的影響，因?yàn)橐阎燃淄樵诩庸て陂g連同殘留的濕氣一起裂解鹽酸，且因此能夠引起聚碳酸酯的變色和工具的腐蝕。在升高的溫度下，二氯甲烷也能夠引起品質(zhì)的喪失，諸如在再處理期間的變色和凝膠形成。

在相界工藝所需要的從氯和一氧化碳產(chǎn)生光氣的過程中，已知可選地存在的輔助成份甲烷被轉(zhuǎn)化成四氯化碳。在噴灑工藝中，高沸點(diǎn)四氯化碳的濃度相對于低沸點(diǎn)二氯甲烷增加，因此在噴灑工藝之后，四氯化碳的殘留含量可在多達(dá)2 ppm的范圍中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，產(chǎn)品中殘留量的四氯化碳是特別不期望的。

另一方法是通過將芳香族、非氯化芳香族化合物（諸如苯、甲苯、乙苯或各種二甲苯）的蒸汽注入二氯甲烷中的聚碳酸酯溶液，繼之以固化和干燥，來將聚碳酸酯從溶液分離，如例如在DE3429960中所描述的那樣。芳香族化合物的殘留物也能夠具有引起味道改變的影響。用于四氯化碳和二氯甲烷的安全去除的方法未在DE3429960中公開。該方法的顯著缺點(diǎn)在工業(yè)實(shí)施中變得顯而易見。出于該原因，出于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的原因必須結(jié)束材料循環(huán)?？偠灾趶木厶妓狨トコ?，必須將所使用的芳香烴再循環(huán)到工藝內(nèi)。在干燥期間，諸如熱不穩(wěn)定的雙酚的聚碳酸酯的低分子量成份連同溶劑一起蒸發(fā)。其能夠在循環(huán)中經(jīng)受熱應(yīng)力和可選地氧化應(yīng)力。在熱應(yīng)力下將例如雙酚轉(zhuǎn)化成有色的、主要是黃色復(fù)合物的方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。這些有色復(fù)合物在循環(huán)中著色，因此在連續(xù)操作中，其引起所產(chǎn)生的聚碳酸酯的顏色的連續(xù)惡化。

諸如芳香烴和氯代烴的高沸點(diǎn)溶劑的殘留物也具有有害的影響。其在諸如注射模塑和擠壓的工藝期間由處理器部分地釋放，因此導(dǎo)致令人不悅的氣味和環(huán)境污染。此外，在注射模塑中，其能夠?qū)е鲁练e物的形成且因此導(dǎo)致減少的使用壽命。在與食物接觸時，其也能夠從聚碳酸酯轉(zhuǎn)入食物內(nèi)，從而引起味道的改變。在小至10 ppm或更多的芳香氯代烴在聚碳酸酯中的殘留濃度下就能夠檢測到對味道的負(fù)面影響。

在已知的蒸發(fā)方法中，聚碳酸酯溶液在輕微過量壓力下被重復(fù)地加熱到高于沸點(diǎn)的溫度，且然后使這些過熱的溶液在器皿中膨脹，并且器皿中的壓力比溶液中的對應(yīng)蒸汽壓更低。方法的重復(fù)大體是有利的，因?yàn)樵诜磻?yīng)之后溶液中的聚碳酸酯的濃度相對低，且該重復(fù)使得可能防止過度過熱。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知用于聚碳酸酯溶液的基于裝備的蒸發(fā)的常用方法。例如，能夠使過熱的溶液在通向分離器的加熱的螺旋管中膨脹。

高于聚碳酸酯的特定濃度（近似60 wt.%），通過閃蒸的汽化由于高粘性而變得困難?？傮w優(yōu)選的是，借助于其它方法、裝備和機(jī)械去除殘留的溶劑。

根據(jù)本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)能夠被用于去除揮發(fā)性成份的殘留。引氣劑優(yōu)選地被用于擴(kuò)大排氣表面積。

如果使用引氣劑，則根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地在混合元件（iii）的區(qū)域中添加該引氣劑，且由所述元件使所述引氣劑在聚合物熔體中分散。優(yōu)選地能夠使用氮作為引氣劑。所添加的引氣劑的體積流量應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地是從0.05 wt.%到0.3 wt .%。在排氣之后，可以添加添加劑，和可選地熔融聚碳酸酯的流，其與主要流在加壓區(qū)中混合。優(yōu)選地在聚碳酸酯流中預(yù)混合添加劑，并且根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選地使用聚碳酸酯的混合物。

對于使用而言優(yōu)選的其它材料是橡膠。優(yōu)選地使用由以下項(xiàng)構(gòu)成的集合中的至少一項(xiàng)作為橡膠：苯乙烯-丁二烯橡膠、天然橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、乙丙橡膠、乙烯-丙烯橡膠、丁二烯-丙烯腈橡膠、氫化丁腈橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氯丁橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯橡膠、聚氨酯橡膠、熱塑性聚氨酯、古塔膠、芳化橡膠、氟化橡膠、硅橡膠、硫化橡膠、和氯磺酰聚乙烯。當(dāng)然，前述橡膠中的兩種或更多種的組合或者一種或多種橡膠與一種或多種塑料的組合也是可能的。

這些熱塑性塑料和彈性體能夠以純粹形式或作為與填充物和諸如玻璃纖維的增強(qiáng)劑的混合物，具體地作為與彼此或與其它聚合物的混合物，或者作為與通常使用的聚合物添加劑的混合物來使用。

在優(yōu)選實(shí)施例中，將塑性體，具體地聚合物熔體和聚合物熔體的混合物與添加劑混合。這些能夠與呈固態(tài)、液態(tài)或溶液形式的聚合物一起被添加到擠壓機(jī)，或者能夠?qū)⒅辽僖徊糠痔砑觿┗蛩刑砑觿┰趥?cè)向流中饋送到擠壓機(jī)。

添加劑能夠賦予聚合物多種多樣的性質(zhì)。這種添加劑的示例包括染料、色素、加工助劑、填充物、抗氧化劑、增強(qiáng)劑、UV吸收劑和光穩(wěn)定劑、金屬鈍化劑、過氧化物清除劑、堿性穩(wěn)定劑、成核劑、和作為穩(wěn)定劑或抗氧化劑的苯并呋喃和吲哚酮、脫模劑、阻燃添加劑、抗靜電劑、著色劑和熔體穩(wěn)定劑。其示例是碳黑、玻璃纖維、粘土、云母、石墨纖維、二氧化鈦、碳纖維、碳納米管、離子液體和天然纖維。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，饋送至螺旋擠壓機(jī)的塑性體包含單體、低聚物和/或溶劑，其通過根據(jù)本發(fā)明的方法被至少部分地去除。在該優(yōu)選實(shí)施例中，使用混合元件（iii）將氣態(tài)引氣劑分散在塑性體中。然后優(yōu)選地在后續(xù)步驟中通過應(yīng)用真空去除該引氣劑。

在下文中，參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，但是不限制其范圍。使用計(jì)算機(jī)程序生成圖1至10。為了促進(jìn)其應(yīng)用于不同的擠壓機(jī)大小，針對外徑、芯徑和螺旋間隙（screw clearance）使用無量綱幾何參數(shù)。機(jī)筒內(nèi)徑Dg被用作基準(zhǔn)參數(shù)，因?yàn)樵搮?shù)在擠壓機(jī)上不改變。無量綱參數(shù)被規(guī)定至小數(shù)點(diǎn)后3位，基本幾何形狀周期長度也是如此?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量規(guī)定至小數(shù)點(diǎn)后2位。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）、基本幾何形狀長度tb和外徑Da。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.647。無量綱螺旋間隙是0.017?；編缀涡螤钪芷陂L度tb是帶齒混合元件的外徑的0.266倍。基本幾何形狀周期的數(shù)量因此是nb=3.75。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的3.20倍。

圖2示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）、基本幾何形狀長度tb和外徑Da。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.647。無量綱螺旋間隙是0.017?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.178倍。基本幾何形狀周期的數(shù)量因此是nb=5.63。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的3.20倍。

圖3示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）、基本幾何形狀長度tb和外徑Da。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009。基本幾何形狀的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍。基本幾何形狀周期的數(shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的3.20倍。

圖4示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）和基本幾何形狀長度tb。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的6.39倍。

圖5示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）和基本幾何形狀長度tb。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍。基本幾何形狀周期的數(shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的7.99倍。

圖6示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）和基本幾何形狀長度tb。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的9.59倍。

圖7示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）和基本幾何形狀長度tb。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009。基本幾何形狀的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍。基本幾何形狀周期的數(shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的3.2倍，且凹槽一直下延至芯徑。

圖8示出新穎的帶齒混合元件，其帶有齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）和基本幾何形狀長度tb。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.991。螺紋（3）的底部處的無量綱內(nèi)徑是0.638。無量綱螺旋間隙是0.009。基本幾何形狀的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的3.2倍。

對于根據(jù)本發(fā)明的混合元件的螺旋輪廓，螺旋之間所使用的間隙相對于混合元件的外徑優(yōu)選地在0.1到0.001的范圍中，且特別優(yōu)選地在0.002到0.05的范圍中，并且非常特別優(yōu)選地在0.004到0.02的范圍中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，螺旋和機(jī)筒之間以及螺旋之間的間隙能夠是相同的或不同的。間隙也能夠是恒定的，或者能夠在給定的限制內(nèi)變化。也可能在間隙內(nèi)插入螺旋輪廓。可能的間隙策略是在[1]中在pp. 28及以下上描述的增加軸向距離的方法、縱向區(qū)段等距的方法和空間等距的方法，所有這些方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言均是已知的。在增加軸向距離時，構(gòu)造更小直徑的螺旋輪廓，且將其分開螺旋之間的間隙的量。在縱向區(qū)段等距的方法中，使縱向區(qū)段輪廓曲線向內(nèi)移動（平行于軸線）螺旋之間的間隙的一半。在空間等距的方法中，基于混合元件沿其清潔其自身的空間曲線，混合元件沿垂直于精確的清潔輪廓的表面的方向放大螺旋之間的間隙的量。優(yōu)選地使用縱向區(qū)段等距和空間等距，并且其中，空間等距是特別優(yōu)選的。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一對帶齒混合元件。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的7.99倍。增加軸向距離被用作間隙策略。能夠看到，螺旋之間的徑向間隙大致大于軸向間隙。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一對帶齒混合元件。齒（1）的尖端處的無量綱外徑是0.966。螺紋（3）的底部處的無量綱芯徑是0.664。無量綱螺旋間隙是0.009?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.133倍。基本幾何形狀周期的數(shù)量因此是nb=7.51。凹槽（2）的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的7.99倍?？臻g等距被用作間隙策略。能夠看到，螺旋之間的徑向間隙和軸向間隙幾乎相等。對于根據(jù)本發(fā)明的帶齒混合元件，優(yōu)選地使用縱向區(qū)段等距，并且空間等距是特別優(yōu)選的。

圖11示出排氣擠壓機(jī)的典型分散區(qū)。分散區(qū)基本上包括5個區(qū)Z1到Z5。聚合物、單體和溶劑被添加至區(qū)Z1，其由一個或多個主動輸運(yùn)饋送元件組成。區(qū)Z1具有積聚饋送通過區(qū)Z2到Z4所需要的壓力的任務(wù)。區(qū)Z2由一個或多個壓力-消耗螺旋元件，優(yōu)選地一個或多個中立的或反向輸運(yùn)揉捏元件，且特別優(yōu)選地一個或多個反向輸運(yùn)饋送元件組成。區(qū)Z2中的壓力消耗防止被添加到區(qū)Z3的引氣劑沿上游方向逸散?？諝?、二氧化碳或水優(yōu)選地被用作引氣劑，并且其中氮是特別優(yōu)選的。在區(qū)Z3的開始處添加引氣劑。區(qū)Z3由一個或多個分散螺旋元件，優(yōu)選地一個或多個揉捏和混合元件，且特別優(yōu)選地一個或多個帶齒混合元件組成。分散區(qū)具有盡可能精密地分散引氣劑的任務(wù)。區(qū)Z4由一個或多個壓力-消耗螺旋元件，優(yōu)選地一個或多個中立的或反向輸運(yùn)揉捏元件，且特別優(yōu)選地一個或多個反向輸運(yùn)饋送元件組成。區(qū)Z4具有將分散區(qū)Z3中的壓力調(diào)整至期望的壓力水平的任務(wù)。這繼之以最后的區(qū)Z5，其是部分填充的排氣區(qū)，其中，在引氣劑的輔助下，經(jīng)由排氣圓頂（dome），將單體和溶劑從擠壓機(jī)排出，同時進(jìn)一步沿下游方向在擠壓機(jī)中輸運(yùn)聚合物。區(qū)Z5由一個或多個主動輸運(yùn)螺旋元件，且優(yōu)選地一個或多個主動輸運(yùn)饋送元件組成。理想地在高壓下執(zhí)行氣體的分散，使得引氣劑更好地溶解在聚合物中，因此允許在后續(xù)排氣區(qū)中實(shí)現(xiàn)改善的發(fā)泡（更大的表面積）。

圖12示出由樹脂玻璃制成的雙軸擠壓機(jī)，其中能夠執(zhí)行用于視覺地評估各種混合元件的氣體分散效能的測試。樹脂玻璃擠壓機(jī)的機(jī)筒內(nèi)徑是58.3 mm，并且兩個軸之間的軸向距離是48 mm。在這些測試中，使用硅油來代替聚合物熔體，因?yàn)楣栌驮谑覝叵氯缇厶妓狨ピ?00-350℃下那樣表現(xiàn)出牛頓流行為。借助于齒輪泵PA1將在室溫下帶有10 Pa.S的粘性的硅油從接受器BA1泵送到擠壓機(jī)內(nèi)。在分散螺旋元件的開始處，將氮給送到擠壓機(jī)內(nèi)，并且其中，其質(zhì)量流經(jīng)由測量位置F1測量。能夠使用閥V1調(diào)整擠壓機(jī)中的壓力。在閥V1之后，硅油被收集在出料桶中。擠壓機(jī)由馬達(dá)M驅(qū)動，且測量旋轉(zhuǎn)速度S1。此外，在入口和出口處測量壓力P1和P2以及溫度T1和T2。使用平衡確定硅油的質(zhì)量流量F2。用于分散實(shí)驗(yàn)的螺旋陣列（screw array）由以下項(xiàng)組成：第一區(qū)Z1，其包括帶有60 mm的節(jié)距的主動輸運(yùn)饋送元件；第二區(qū)Z2，其包括帶有60 mm的節(jié)距和30 mm的長度的反向輸運(yùn)饋送元件；第三區(qū)Z3，其包括分散螺旋元件；和第四區(qū)Z4，其包括間隔件。

圖13示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TME類型的混合元件，其帶有環(huán)（5）、齒（1）、凹槽（2）、螺紋（3）、內(nèi)部齒（4）、基本幾何形狀長度tb和外徑Da。

圖14示出一對新穎的帶齒混合元件（6），其帶有外徑Da、芯徑（7）、齒（1）、凹槽（2）和在雙軸擠壓機(jī)的機(jī)筒（8）中的內(nèi)部齒（4），并且機(jī)筒（8）帶有機(jī)筒內(nèi)徑Dg。兩個帶齒混合元件之間的軸向距離等于A。凹槽（2）的數(shù)量是12。

以下示例用于更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，且不應(yīng)被解釋為限制其范圍。

示例

示例1：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有作為基本幾何形狀的雙頭螺紋主動輸運(yùn)饋送元件和反向輸運(yùn)凹槽的混合元件被用作分散螺旋元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將這些混合元件稱為螺旋混合元件（SME）。對于150 mm的軸向長度，齒的尖端處的外徑是56.6 mm?；編缀涡螤钪芷陂L度tb是30 mm?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=1.89。凹槽的數(shù)量是8，且凹槽的節(jié)距是120 mm，對應(yīng)于帶齒混合元件的外徑的2.12倍。測量位置處的絕對壓力P1是5.5 bar。擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是18 rpm。硅油的質(zhì)量流量是22 kg/h。以10 SL/h（標(biāo)準(zhǔn)升/h）的速率給送氮。經(jīng)由給送位置給送氮。所添加的氮在給送位置處分布遍及整個橫截面上，因?yàn)榈徊糠值匮匮鲃虞斶\(yùn)螺旋混合元件的壓力梯度沿反向方向輸運(yùn)，這是不期望的影響。在近似120 mm的軸向長度之后，經(jīng)常存在帶有多于10 mm的直徑的細(xì)長氣泡。

示例2：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶齒混合元件被用作分散螺旋元件。對于150 mm的軸向長度，齒的尖端處的外徑是56.3 mm?；編缀涡螤钪芷陂L度tb是15 mm?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=3.75。凹槽的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是180 mm，對應(yīng)于帶齒混合元件的外徑的3.20倍。測量位置處的絕對壓力P1是5.5 bar。擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是18 rpm。硅油的質(zhì)量流量是18 kg/h。以10 SL/h（標(biāo)準(zhǔn)升/h）的速率給送氮。經(jīng)由兩個給送位置給送氮，具體地沿兩個軸的旋轉(zhuǎn)的方向在芯軸之前45°。遍及近似60 mm的軸向長度上預(yù)分布所添加的氮。在近似120 mm的軸向長度之后，經(jīng)常存在帶有近似5 mm的直徑的細(xì)長氣泡。

示例3：帶齒混合元件被用作分散螺旋元件，其中對于60 mm的軸向長度，齒的尖端處的外徑是57.8 mm，其后，對于90 mm的軸向長度，外徑是56.3 mm?；編缀涡螤钪芷陂L度tb是10 mm?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=5.78 or 5.63。凹槽的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是180 mm，對應(yīng)于帶齒混合元件的外徑的3.11或3.20倍。測量位置處的絕對壓力P1是5.5 bar。擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是18 rpm。硅油的質(zhì)量流量是18 kg/h。以10 SL/h（標(biāo)準(zhǔn)升/h）的速率給送氮。經(jīng)由兩個給送位置給送氮，具體地沿兩個軸的旋轉(zhuǎn)的方向在芯軸之前45°。遍及近似30 mm的軸向長度預(yù)分布所添加的氮。在近似120 mm的軸向長度之后，經(jīng)常存在帶有近似3 mm的直徑的細(xì)長氣泡。

示例4：帶齒混合元件被用作分散螺旋元件，在該帶齒混合元件的情況中，對于60 mm的軸向長度，齒的尖端處的外徑是57.8 mm，其后，對于90 mm的軸向長度，外徑是56.3 mm?；編缀涡螤钪芷陂L度tb是7.5 mm?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.71 or 7.51。凹槽的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是180 mm，對應(yīng)于帶齒混合元件的外徑的3.11或3.20倍。測量位置處的絕對壓力P1是5.5 bar。擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是18 rpm。硅油的質(zhì)量流量是18 kg/h。以10 SL/h（標(biāo)準(zhǔn)升/h）的速率給送氮。經(jīng)由兩個給送位置給送氮，具體地沿兩個軸的旋轉(zhuǎn)的方向在芯軸之前45°。遍及近似25 mm的軸向長度預(yù)分布所添加的氮。在大約120 mm的軸向長度之后，經(jīng)常存在帶有近似2.5 mm的直徑的細(xì)長氣泡。

示例5：根據(jù)本發(fā)明的帶齒混合元件被用作分散螺旋元件。對于60 mm的軸向長度，齒的尖端處的外徑是57.8 mm，其后，對于90 mm的軸向長度，外徑是56.3 mm?；編缀涡螤钪芷陂L度tb是7.5 mm?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.71 or 7.51。凹槽的數(shù)量是12，且凹槽的節(jié)距是450 mm，對應(yīng)于帶齒混合元件的外徑的7.79或7.99倍。測量位置處的絕對壓力P1是5.5 bar。擠壓機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是18 rpm。硅油的質(zhì)量流量是18 kg/h。以10 SL/h（標(biāo)準(zhǔn)升/h）的速率給送氮。經(jīng)由兩個給送位置給送氮，具體地沿兩個軸的旋轉(zhuǎn)的方向在芯軸之前45°。遍及近似30 mm的軸向長度預(yù)分布所添加的氮。在近似120 mm的軸向長度之后，經(jīng)常存在帶有近似2.5 mm的直徑的細(xì)長氣泡。

通過流動模擬計(jì)算各種帶齒混合元件的無量綱固有生產(chǎn)量A1。使用商用軟件包Ansys Fluent版本13.0。

在等溫條件下執(zhí)行計(jì)算。用產(chǎn)品完全地填充混合元件。選擇粘性和密度以便產(chǎn)生層流，即，雷諾數(shù)Re大致小于1。為了從計(jì)算結(jié)果中排除混合元件的入口和出口影響，在周期邊界條件下沿軸向方向執(zhí)行計(jì)算。

齒的尖端處的無量綱外徑是0.983。螺旋螺紋的底部處的無量綱芯徑是0.627。無量綱螺旋間隙是0.011?；編缀涡螤畹墓?jié)距是帶齒混合元件的外徑的0.132倍?；編缀涡螤钪芷诘臄?shù)量因此是nb=7.59?？臻g等距被用作間隙策略。凹槽的數(shù)量是12。凹槽的節(jié)距是各異的。

在第一幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的4.75倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0317。

在第二幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的5.42倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0292。

在第三幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的5.69倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0280。

在第四幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的6.33倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0253。

在第五幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的7.12倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0222。

在第六幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的7.59倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0205。

在第七幾何形狀變型中，凹槽的節(jié)距是帶齒混合元件的外徑的9.49倍。該變型的無量綱固有生產(chǎn)量是A1=0.0145。

流動通過各種帶齒混合元件期間的能量需求保持差不多。其差別最大為1%。

如在[2]中描述的那樣，排氣擠壓機(jī)的典型無量綱生產(chǎn)量在Q=0.03-0.06的范圍中。如果在Q=0.03的無量綱生產(chǎn)量的情況下操作螺旋擠壓機(jī)，那么僅用第五幾何形狀變型（即，僅用根據(jù)本發(fā)明的變型）就能實(shí)現(xiàn)小于無量綱生產(chǎn)量Q的80%的A1=0.0222的無量綱固有生產(chǎn)量。如果在Q=0.03的無量綱生產(chǎn)量的情況下操作螺旋擠壓機(jī)，那么僅用第七幾何形狀變型就能實(shí)現(xiàn)小于無量綱生產(chǎn)量Q的60%的A1=0.0145的無量綱固有生產(chǎn)量。