具有改善的分散效果的混合元件

摘要

本发明涉及混合元件，其在每个纵向区段上具有更大数量的基本几何周期，且对于包括成对地共同旋转的螺旋轴的多轴螺旋挤压机具有改善的分散效果。混合元件具有间隙，根据空间等距的方法或根据纵向等距的方法配置所述间隙。本发明还涉及在多轴螺旋挤压机中使用混合元件、包括混合元件的对应螺旋挤压机，以及用于挤压可揉捏材料的方法。

权利要求

1.用于包括成对地共同旋转的螺旋轴的多轴螺旋挤压机的混合元件，其特征在于成对的混合元件之间的间隙相对于所述混合元件的外径在0.002到0.05的范围中，其中，根据空间等距的方法或根据纵向等距的方法配置所述间隙；以及纵长地对应于所述混合元件的外径的所述混合元件的纵向区段中的基本几何形状周期的数量大于或等于5.5并且小于10，所述混合元件将带有单头螺纹螺旋埃德门格轮廓的反向输运馈送元件作为基本几何形状，其梳格设有主动输运凹槽，所述主动输运凹槽的节距是所述混合元件的外径的至少7倍。

2.根据权利要求1所述的混合元件，其特征在于，纵长地对应于所述混合元件的外径的纵向区段中的基本几何形状周期的数量大于或等于7。

3.根据权利要求1所述的混合元件，其特征在于，所述主动输运凹槽的节距是所述混合元件的外径的至少9倍。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的混合元件在包括成对地共同旋转的螺旋轴的多轴螺旋挤压机中的用途。

5.包括成对地共同旋转的螺旋轴的多轴螺旋挤压机，其特征在于，所述螺旋轴具有以下序列的螺旋元件作为分散区：i主动输运螺旋元件，

iii根据权利要求1至3中的任一项所述的混合元件，以及v主动输运螺旋元件。

6.根据权利要求5所述的螺旋挤压机，其特征在于，所述螺旋轴包括以下序列的螺旋元件作为分散区：i主动输运螺旋元件，

ii至少一个反向输运螺旋元件，

iii根据权利要求1至3中的任一项所述的混合元件，iv至少一个反向输运螺旋元件，以及

v主动输运螺旋元件。

7.根据权利要求5或6所述的螺旋挤压机，其特征在于，所述螺旋挤压机包含1至8个分散区。

8.根据权利要求5或6所述的螺旋挤压机，其特征在于，所述混合元件iii具有比所述螺旋元件i和ii中的至少一者更小的外径，并且具有比所述螺旋元件iv和v中的至少一者更小的外径。

9.根据权利要求5或6所述的螺旋挤压机，其特征在于，所述混合元件iii的固有生产量A1最大是无量纲体积流量Q的0.8倍。

10.根据权利要求5或6所述的螺旋挤压机，其特征在于，所述混合元件iii的固有生产量A1最大是无量纲体积流量Q的0.6倍。

11.用于在根据权利要求5到10中的任一项所述的螺旋挤压机中挤压塑性体的方法。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述混合元件iii被用于气态、液态或粉末状添加剂的分散。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述塑性体是热塑性塑料或弹性体。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，聚碳酸酯或包括至少一种聚碳酸酯的掺混物被用作热塑性塑料。

说明书

具有改善的分散效果的混合元件

技术领域

[0001] 本发明涉及混合元件，其在每个纵向区段具有增加的数量的基本几何形状周期，且对于包括成对地共同旋转（co-rotate）的螺旋轴的多轴螺旋挤压机具有改善的分散效果。混合元件示出间隙，其根据空间等距的方法或根据纵向等距的方法配置。本发明还涉及在多轴螺旋挤压机中使用混合元件、包括混合元件的对应螺旋挤压机，以及用于挤出塑性体的方法。

背景技术

[0002] 共同旋转的多轴螺旋挤压机已经已知很长时间。这种螺旋挤压机的综述在出版物[1]=Kohlgrüber（科尔格吕贝尔）：共同旋转的双螺旋挤压机，Hanser Publishing（汉萨出版社），慕尼黑，2007中给出。现代的螺旋挤压机具有模块化系统，其中，能够将各种螺旋元件安装在芯轴上。这允许本领域技术人员使螺旋挤压机适应所讨论的工艺任务。在这种情况中，输运元件、揉捏元件和/或混合元件能够被使用且彼此组合。

[0003] 例如，DE 102007055764 A1公开了用于双螺旋挤压机的螺旋，其具有螺旋主体，其包括沿轴向方向的多个部段彼此的组合。螺旋主体具有沿轴向方向的多个区段，它们执行各种功能：用于输运待揉捏的材料的输运区段、用于揉捏待揉捏材料的揉捏区段，以及用于加压和挤出待揉捏材料的挤压区段。

[0004] 在多轴螺旋挤压机上执行的基本任务中的一个是不能够彼此均匀地混合的液相或液态添加剂在聚合物熔体中的分散，或者固体在聚合物熔体中的分散。

[0005] 在多轴螺旋挤压机上执行的又一基本任务是气相在聚合物熔体中的分散。在所谓的排气挤压机中，气相用作在分散区下游的排气区中的引气剂（entraining agent）。引气剂引起聚合物熔体的（改善的）发泡，并且在一方面带有对应地更大的自由排气表面面积，以及另一方面待排气的挥发性物质（单体、低聚物、溶剂）的压力的局部减小。用于该目的的已知的引气剂的示例是水、二氧化碳或氮。

[0006] 分散的品质对螺旋挤压机的操作行为具有多方面的影响。由于塑性体中的不均匀性，气态、液态或固态添加剂的不良分散降低了产品品质。引气剂在分散区中的不良分散也引起在排气区下游的排气区中排气性能下降，因此潜在地使得不可能实现单体、低聚物和溶剂在塑性体中期望的残留浓度。

[0007] 不良分散能够通过增加旋转速度或降低生产量来抵消。这两种措施的缺点在于，其引起螺旋挤压机中处理的塑性体的温度上升，因此由于增加的损伤动力学降低产品品质。

[0008] DE 4134026 A1公开了混合元件，其适合于在聚合物熔体中分散填充料和液态添加剂。这些混合元件的几何形状基于反向输运、带有埃德门格轮廓（Erdmenger profile）的单头螺纹输运元件，且在其梳格（comb）排中具有主动输运（active-conveying）凹槽。本领域技术人员将这种混合元件称为带齿混合元件（TME）。

[0009] DE 4134026 A1公开了带齿混合元件，其中，基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.2到0.35倍，并且其中，节距被理解为表示螺旋轮廓（screw profile）的完整旋转所需要的轴向长度。凹槽的节距给定为带齿混合元件的外径的2.5-6倍。

[0010] JP 2001310369 A公开了带齿混合元件，其中，基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.1到0.5倍。

[0011] JP 2012 213996 A公开了带齿混合元件，其中，基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.1到0.3倍。

[0012] WO 2009/051279 A1公开了混合元件，其中，基本几何形状的节距是外径的0.50到1.50倍。混合元件的每个基本几何形状周期具有10到30个凹槽。

[0013] 然而，在用根据DE 4134026 A1的带齿混合元件的气相的分散中观察到，所形成的气泡的大小不均匀，且具体地，经常出现更大的气泡。大的气泡是有害的，因为其表面积-体积比极其小，且因此下游排气区仅设有用于排气的有限的表面积。此外，观察到在将气相添加到聚合物熔体时，在带齿混合元件的区域中，仅需要对应于带齿混合元件的外径的轴向长度，以便在气相在或多或少的小气泡内的实际分散开始之前，预分散所添加的气相。

发明内容

[0014] 将现有技术作为出发点，本发明的目的因此是提供用于多轴螺旋挤压机的混合元件，其允许在可能的最低能量输入和可能的最高生产量的情况下可能的最有利的分散（具体地气态添加剂的分散）。

[0015] 该目的通过提供根据本发明的用于包括成对地共同旋转的螺旋轴的多轴螺旋挤压机的混合元件实现，其中，混合元件的特征在于，其被配置成使得成对混合元件之间的间隙相对于混合元件的外径在0.002到0.05的范围中，并且其中，根据空间等距方法或根据纵向等距方法配置所述间隙；以及其中，在纵长地对应于混合元件的外径的混合元件的纵向区段中的基本几何形状周期的数量大于或等于5.5。

[0016] 意外地，发现相比于现有技术，示出每纵向区段有增加数量的基本几何形状周期的混合元件在相同能量输入和相同生产量的情况下提供改善的分散。

[0017] 意外地，还发现，根据空间等距方法或根据纵向等距方法配置其相互间隙的成对混合元件示出良好的分散效果，尽管沿轴向方向间隙更大且因此能量输入更低，且对于在生产中使用而言示出足够的机械稳定性，尽管沿轴向方向间隙更大且因此齿厚度更低。

[0018] 气态、液态或固态添加剂以及引气剂的改善的分散使得可能关于其改善的均匀性和单体、低聚物和溶剂的减少的残留实现塑性体的更好的产品品质。如果不需要改善的分散和产品品质的对应改善，则能够减小旋转速度直到恢复先前的产品品质为止，并因此塑性体中的温度更低，且螺旋挤压机的具体能量需要减少。替代性地，能够增加生产量直到恢复先前的产品品质为止，并因此在一方面，塑性体中的温度更低且螺旋挤压机的具体能量需要减少，且在另一方面，塑性体的每产品量的固定成本减小。

[0019] 根据本发明的混合元件的使用因此使得可能减少具体能量输入，且因此改善产品品质，或者增加产品生产量且仍然实现相当于现有技术的那些分散的分散。

[0020] 在本发明的意义内，术语螺旋挤压机应被理解为表示双轴挤压机、多轴挤压机或环型挤压机。在下文中，术语螺旋挤压机被用作用于这三种类型的螺旋挤压机的通用术语。螺旋挤压机包括一个或多个机筒，其带有基本上轴向平行的两个或更多个相互交错的机筒孔和成对地共同旋转的两个或更多个互锁螺旋轴。螺旋轴可具有输运元件、揉捏元件和/或混合元件的任意期望组合。

[0021] 输运元件（参考[1]，pp. 227-248）的特征在于，螺旋轮廓沿轴向方向连续地螺旋扭转且向前行。输运元件能够是右旋的或左旋的，且取决于螺旋挤压机的旋转方向，可以是主动输运的或反向输运的。输运元件的节距T优选地在外径的0.1倍到10倍的范围中，其中，节距被理解为螺旋轮廓的完整旋转所需要的轴向长度。出于实际原因，输运元件的轴向长度优选地实现成T/Z的整数倍，其中，Z是旋合圈数。

[0022] 揉捏元件（参考[1]，pp. 227-248）的特征在于，螺旋轮廓借助于揉捏盘沿轴向方向间歇地向前行，揉捏盘中的每一个均由凹槽与其它揉捏盘分开。揉捏盘之间的偏移角度OA优选地在10°到180°的范围中。揉捏盘的布置能够是右旋或左旋。取决于螺旋挤压机的旋转方向，揉捏元件能够是主动输运、馈送-中立，或反向输运型。揉捏盘的轴向长度LK优选地在外径的0.02到2倍的范围中。在两个邻近的揉捏盘之间的凹槽LG的轴向长度优选地在外径的0.001到0.1倍的范围中。在本发明的意义内，揉捏元件的节距T被理解为指代揉捏盘的完整的、间歇的旋转所需要的轴向长度，即，T=360/OA*（LK+LG）。揉捏元件的节距T优选地在外径的0.1到10倍的范围中。出于实际原因，揉捏元件的轴向长度优选地被实现为T/Z的整数倍，其中，Z是旋合圈数。

[0023] 除了其它方法之外，能够通过将输运元件配置成带有在螺旋梳格中的开口来形成混合元件（参考[1]，pp. 227-248）。这样的混合元件能够是右旋的或左旋的。这种混合元件的节距T优选地在外径的0.1到10倍的范围中。类似于输运元件，混合元件的轴向长度优选地被实现为T/Z的整数倍。开口优选地呈U形或V形凹槽的形式。混合元件的凹槽优选地轴向平行布置，或者相对于所述混合元件基于其上的输运元件的节距逆向输运。取决于混合元件基于其上的输运元件的节距和凹槽的数量、大小、形式和节距，混合元件能够是主动输运、馈送-中立或反向输运型。凹槽的节距被理解为是凹槽围绕混合元件的纵向轴线的完整旋转所需要的轴向长度。

[0024] 混合元件进一步通过将揉捏元件配置成带有在揉捏盘中的开口而形成。这种混合元件能够是右旋或左旋的。这种混合元件的节距T优选地在外径的0.1到10倍的范围中。类似于揉捏元件，混合元件的轴向长度优选地被实现为T/Z的整数倍。开口优选地呈U形或V形凹槽的形式。混合元件的凹槽优选地轴向平行地布置，或者相对于所述混合元件基于其上的揉捏元件的节距逆向输运。取决于混合元件基于其上的揉捏元件的节距和凹槽的数量、大小、形式和节距，混合元件能够是主动输运、馈送-中立或反向输运型。凹槽的节距被理解为是凹槽围绕混合元件的纵向轴线的完整旋转所需要的轴向长度。

[0025] 混合元件进一步通过具有开口的一序列交替的无节距环形成（参考[1]，pp. 227-248）。交替意指，在一对轴中，轴上的环沿轴向方向交替。环的外径优选地在机筒内径的0.9到0.998倍的范围中。开口优选地呈U形或V形凹槽的形式。混合元件的凹槽优选地轴向平行布置，从而输运或逆向输运。凹槽的节距被理解为是凹槽围绕混合元件的纵向轴线的完整旋转所需要的轴向长度。本领域技术人员将这种混合元件称为带齿块（TB）或带齿块元件（TME）。

[0026] 混合元件基于其上的输运元件、揉捏元件或带齿块的几何形状在本发明的意义内被称为混合元件的基本几何形状，或者以缩略形式简单地称为基本几何形状。

[0027] 基本几何形状周期长度tb在本发明的意义内被理解为指代混合元件基于其上的输运元件、揉捏元件或带齿块的最小几何重复单元的轴向长度。

[0028] 在单头螺纹输运元件中，基本几何形状周期长度tb等于节距T，即tb=T。在双头螺纹输运元件中，基本几何形状周期长度tb等于节距T的一半，即，tb=T/2。总体地，带有旋合圈数Z的输运元件的基本几何形状周期长度tb等于节距T除以旋合圈数Z，即，tb=T/Z。

[0029] 在单头螺纹揉捏元件中，基本几何形状周期长度tb等于节距T，即 tb=T。在双头螺纹揉捏元件中，基本几何形状周期长度tb等于节距T的一半，即，tb=T/2。总体地，带有旋合圈数Z的揉捏元件的基本几何形状周期长度tb等于节距T除以旋合圈数Z，即，tb=T/Z。

[0030] 在带齿块中，基本几何形状周期长度tb被理解为在一对轴上环的一次交替所需要的长度。

[0031] 在本发明的意义内，基本几何形状周期的数量nb被理解为指代纵长地对应于混合元件的外径的轴向长度Da除以基本几何形状周期长度，即，nb=Da/tb。

附图说明

[0032] 图1示出根据DE 4134026 A1的传统带齿混合元件（TME），其基本几何形状周期的数量等于3.75，且其凹槽节距是混合元件的外径的3.20倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0033] 图2示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于5.63，且其凹槽节距是混合元件的外径的3.20倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0034] 图3示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的3.20倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0035] 图4示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的6.39倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0036] 图5示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的7.99倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0037] 图6示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的9.59倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0038] 图7示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的3.20倍，其中，凹槽延伸至芯径（core diameter）。
左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0039] 图8示出根据本发明的带齿混合元件的变型，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的3.20倍。左侧图示出侧视图，且右侧图示出等轴视图。

[0040] 图9示出一对带齿混合元件，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的7.99倍。上部图示出该对带齿混合元件的侧视图，且下图示出截面A的放大视图。增加轴向距离被用作间隙策略，其中，在一对混合元件之间的轴向间隙s_a远小于径向间隙s_r。径向间隙s_r是螺旋外径的0.009倍。

[0041] 图10示出根据本发明的一对带齿混合元件，其基本几何形状周期的数量等于7.51，且其凹槽节距是混合元件的外径的7.99倍。上部图示出该对带齿混合元件的侧视图，且下部图示出截面A的放大视图。空间等距被用作间隙策略，从而在两个混合元件之间产生相等的径向间隙s_r和轴向间隙s_a。径向间隙s_r和轴向间隙是螺旋外径的0.009倍。意外地，发现根据空间等距方法或根据纵向等距方法配置其相互间隙的成对混合元件示出良好的分散效果，尽管沿轴向方向间隙更大且因此能量输入更低，且尽管沿轴向方向间隙更大且因此齿厚度更低，但也示出针对在生产中使用的足够的机械稳定性。

[0042] 图11示出根据本发明的排气挤压机的分散区的基本结构。

[0043] 图12示出树脂玻璃挤压机的测试结构。

[0044] 图13示出TME类型的混合元件。

[0045] 图14示出根据本发明的在双轴挤压机的机筒中的一对带齿混合元件。

具体实施方式

[0046] 在根据本发明的混合元件的优选实施例中，在纵长地对应于混合元件的外径的轴向纵向区段中的基本几何形状周期的数量nb大于或等于5.5，优选地大于或等于7，且小于或等于10。发现在大于10的值下，不再充分地确保螺旋梳格或揉捏盘的强度。

[0047] 在特别优选的实施例中，根据本发明的混合元件具有带有单头螺纹螺旋埃德门格轮廓的反向输运馈送元件的基本几何形状，其梳格设有主动输运凹槽。本领域技术人员将这些混合元件称为所谓的带齿混合元件（TME）。根据本发明的带齿混合元件的主动输运凹槽的节距优选地是混合元件的外径的至少7倍，且特别优选地是混合元件的外径的至少9倍。带齿混合元件可具有任意期望数量的凹槽。凹槽的数量优选地在6到20的范围中，且特别优选地在8到16的范围中。凹槽能够是U形或V形。

[0048] 在又一优选的实施例中，根据本发明的混合元件具有交替的一序列无节距环的基本几何形状，开口存在于所述无节距环中。本领域技术人员将这些混合元件称为带齿块（TB）或TME。带齿块可具有任意期望数量的开口。开口的数量优选地在6到20的范围中，且特别优选地在8到16的范围中。开口优选地具有U形或V形凹槽的形式。

[0049] 根据本发明的混合元件在多轴螺旋挤压机中的使用也是本发明的主题。

[0050] 根据本发明的混合元件优选地在双轴螺旋挤压机中使用。在这种情况中，根据本发明的混合元件能够与其它螺旋元件，具体地输运元件、揉捏元件和/或混合元件组合。

[0051] 包括具有以下序列的螺旋元件作为分散区的两个或多个螺旋轴的螺旋挤压机也是本发明的主题：

[0052] （i）主动输运螺旋元件，优选地主动输运馈送元件或主动输运揉捏元件，[0053] （iii）根据本发明的混合元件，以及

[0054] （v）主动输运螺旋元件，优选地主动输运馈送元件或主动输运揉捏元件。

[0055] 在优选实施例中，螺旋轴包括以下序列的螺旋元件作为分散区：

[0056] （i）主动输运螺旋元件，优选地主动输运馈送元件或主动输运揉捏元件，[0057] （ii）至少一个反向输运螺旋元件，优选地反向输运馈送元件或反向输运揉捏元件，

[0058] （iii）根据本发明的混合元件，

[0059] （iv）至少一个反向输运螺旋元件，优选地反向输运馈送元件或反向输运揉捏元件，以及

[0060] （v）主动输运螺旋元件，优选地主动输运馈送元件或主动输运揉捏元件。

[0061] 螺旋挤压机能够包含多个分散区，其包括前述序列（i）到（v）。螺旋挤压机优选地包含1到8个，特别优选地1到6个，且最优选地1到4个分散区。分散区用以在聚合物熔体中尽可能精密地分散添加剂、优选地引气剂。

[0062] 输运元件、揉捏元件和/或混合元件能够被用作螺旋元件（i）、（ii）、（iv）和（v）。输运元件或揉捏元件优选地被用作螺旋元件（i）和（v）。输运元件优选地被用作螺旋元件（ii）和（iv）。

[0063] 通过合并一个或多个反向输运、压力消耗螺旋元件（ii），能够防止待分散的气态添加剂沿上游方向逸散，其中优选地在（ii）的下游馈送所述气态添加剂。能够通过使用一个或多个压力消耗螺旋元件（iv）调整包括根据本发明的混合元件（iii）的分散区的局部区域中的压力水平。

[0064] 混合元件（iii）优选地具有比螺旋元件（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径。

[0065] 螺旋挤压机的重要操作参数是体积流量V（单位[m3/s]）。为了在不同大小的螺旋挤压机中获得相同的操作行为，必须在相同的无量纲体积流量Q（单位[1]）下操作挤压机。如在[1]中在pp. 129到146上所示，根据体积流量V除以挤压机旋转速度n（单位[1/s]）和机筒的内径Dg的三次幂（单位[m3]）计算无量纲体积流量Q。这给出以下数学公式：Q=V/（nDg3）。
如在出版物[2]=工艺技术，VDI出版社，Düsseldorf（杜塞尔多夫），2013，pp. 53到66中所示，复合挤压机（compounding extruder）的典型无量纲生产量在Q=0.06-0.15的范围中，且排气挤压机的典型无量纲生产量在Q=0.03-0.06的范围中。

[0066] 螺旋元件的重要操作参数是其无量纲固有生产量A1（单位[1]）。无量纲固有生产量A1被理解为指代当螺旋元件被塑性体完全填充且沿螺旋元件的压力梯度等于零时，由螺旋元件实现的无量纲生产量。取决于螺旋元件的几何形状，螺旋元件能够具有正A1、A1=0或负A1。主动输运馈送元件和主动输运揉捏元件具有正A1。向后输运馈送元件和向后输运揉捏元件具有负A1。在间隔套筒或双头螺纹揉捏元件（其揉捏盘相对于彼此偏移90°）的情况中，无量纲固有生产量是A1=0。在混合元件中，能够通过选择凹槽的节距在负的和正的固有生产量之间调整无量纲固有生产量。其无量纲固有生产量A1小于或等于通过螺旋挤压机的无量纲体积流量Q的螺旋元件总是被螺旋挤压机中的塑性体完全地填充。其无量纲固有生产量A1大于通过螺旋挤压机的无量纲体积流量Q的螺旋元件能够在螺旋挤压机中被填充或部分地填充。

[0067] 根据本发明的混合元件的固有生产量A1优选地最大是无量纲体积流量Q的0.8倍，且特别优选地最大是0.6倍。这是有利的，因为即使在小故障或低容量利用的情况中，根据本发明的混合元件也被填充到足够的程度。

[0068] 用于在根据本发明的螺旋挤压机中挤出塑性体的方法也是本发明的主题。

[0069] 塑性体被理解为可变形的质量体。塑性体的示例是聚合物熔体，主要是热塑性塑料和弹性体、聚合物熔体的混合物或聚合物熔体与固体、液体或气体的分散体。

[0070] 在根据本发明的用于挤出塑性体的方法中，混合元件（iii）优选地被用于气态、液态或粉末状添加剂且特别优选地气态引气剂在塑性体中的分散。特别优选的引气剂是氮。

[0071] 能够根据本发明以高效率挤出同时保护产品的塑性体的示例包括悬浊液、膏体、玻璃、陶瓷体、呈熔体形式的金属、塑料、塑料熔体、聚合物溶液以及弹性体和橡胶体。

[0072] 优选地使用塑料和聚合物溶液，且特别优选地使用热塑性聚合物。作为热塑性聚合物，优选地使用由以下项构成的集合中的至少一种物质：聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯（特别是聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯）、聚醚、热塑性聚亚安酯、聚缩醛、含氟聚合物（特别是聚偏二氟乙烯）、聚醚砜、聚烯烃（特别是聚乙烯和聚丙烯）、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯（特别是聚（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（特别是聚本乙烯）、苯乙烯共聚物（特别是苯乙烯-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。也优选地使用上文列出的塑料的所谓的掺混物，并且这被本领域技术人员理解为指代两种或更多种塑料的组合。特别优选地，在聚碳酸酯的生产和复合中使用根据本发明的方法。这关于聚碳酸酯的着色（color）特别有利，所述着色通过黄度指数（YI）在非染色聚碳酸酯中测量。

[0073] 如已知的那样，能够根据边界工艺（boundary process）或熔体酯基转移工艺生产聚碳酸酯。在这两种生产过程中，获得聚碳酸酯，其包含残留量的单体、低聚物和/或溶剂。根据本发明的方法适合于至少部分地去除这些挥发性成份。

[0074] 在用于生产聚碳酸酯的边界工艺中，使用包括诸如氯苯和二氯甲烷的氯代芳烃的溶剂，且其在最终产品中的残留量是不期望的，因为它们对聚碳酸酯具有不利影响。相比于现有技术的方法，借助于根据本发明的混合元件（iii）的增加的分散效果，残留浓度能够进一步减小，或者通过使用挤压机的更低旋转速度，能够防止热损伤和分解产品的产生。聚碳酸酯溶液的有效浓度和溶剂残留物的蒸发同时避免热损伤是极其重要的，以便获得具有有利的光学性质的聚碳酸酯。

[0075] 文献中广泛地描述了根据相界工艺的聚碳酸酯合成的方法，例如在Schnell,“Chemistry and Physics of Polycarbonates（聚碳酸酯的化学和物理学）”，“Polymer Reviews（聚合物评论）”，卷9，Interscience Publishers，纽约，伦敦，悉尼 1964，pp. 33-70中。

[0076] 在相界工艺中，首先将双酚的二钠盐（或各种酚类的混合物）置放在水性碱溶液（或者悬浊液）中，且然后使混合物在惰性有机溶剂或溶剂混合物存在的情况下光气化，这形成第二相。使用合适的催化剂将所得的低聚碳酸盐（其主要在有机相中存在）缩合成溶解在有机相中的高分子量聚碳酸酯。最后，有机相被分出且在多级工艺中清洗，以便去除残留量的钠和催化剂。在反应之后，有机相通常包含10-20 wt.%的聚碳酸酯。

[0077] 然后必须将聚碳酸酯与有机相隔离。专利文献和教科书中描述了用于浓缩聚碳酸酯溶液和分离聚碳酸酯的常规方法，且其对本领域技术人员而言是已知的。优选地通过借助于温度或真空蒸发溶剂来执行聚碳酸酯从溶液的分离。为了在溶剂的蒸发之后直接获得熔体相，该方法需要使用诸如氯苯的高沸点（>100℃）溶剂。为了改善在反应期间聚合物在溶剂中的溶解度，也使用一种或多种高沸点溶剂和低沸点二氯甲烷的混合物。二氯甲烷与高沸点溶剂的重量比率通常为近似1:1。

[0078] 用于在没有任何可检测的残留溶剂含量的情况下产生聚碳酸酯的可能方法是根据酯基转移工艺产生。Schnell“,Chemistry and Physics of Polycarbonates（聚碳酸酯的化学和物理学）”中也描述了该方法。在该方法中，单体、双酚或各种双酚的混合物与碳酸二芳基酯或各种碳酸二芳基酯的混合物在平衡反应中反应。在该反应中，酚或酚类的混合物作为副产物产生。通过去除这些酚类，逐渐实现期望的分子量。

[0079] 在酯基转移工艺之后产生的聚碳酸酯不可避免地包含在反应中产生的酚类，以及残留量的双酚单体和碳酸二芳基酯（诸如碳酸二苯酯）。碳酸二苯酯的残留量例如在200到700 ppm的范围中。这些物质也具有有害影响。它们在诸如注射模塑和挤压的工艺期间由处理器部分地释放，因此导致令人不悦的气味和环境污染。此外，在注射模塑中，其能够导致沉积物的形成且因此导致减少的使用寿命。在与食物接触时，其也能够从聚碳酸酯转入食物内，从而引起味道的改变。水尤其容易遭受味道的改变。在氯或溴离子存在的情况下，当由聚碳酸酯制成的食物容器在清洁和/或消毒时与氯基活性剂（chloroactive agents）或者强氧化剂接触时，酚类特别倾向于形成卤代酚类。在文献中给出的酚在水中的味道阈值是10  µg/L （Young & Crane等, 1996），且卤代酚的味道阈值降低近似1/500（H.Burttschel等，J. Am. Water Works Assoc., 51：205（1959）“,Chlorine Derivative of Phenol Causing Taste and Odor（引起味道和气味的酚的氯衍生物）”，和C.Joll等， Curtin University of Technology（可廷科技大学），应用有机地球化学中心，“The Chemistry of Halophenol Tastes in Perth Drinking Water（珀斯饮用水中的卤酚味道的化学）”。聚碳酸酯中酚的残留量因此对饮用水具有特别不利的影响。

[0080] 产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况下进行双酚的光气化，如例如在US314432中描述的那样。因为其强烈的、令人不悦的气味，包含残留量的吡啶的聚碳酸酯完全不适合用于食品应用。

[0081] 卤代溶剂示出与酚类及其卤代衍生物的感官阈值类似地低的感官阈值。尽管由于其低扩散常数，其更少地溶解且迁移更加缓慢，但是取决于条件，其可进入水内，因此引起味道的改变。在味道测试中，在水中的氯苯水平低至1 ppb的情况下，测试对象已经检测到味道的改变。为了确定地排除这种味道改变，在由聚碳酸酯制成的饮用水瓶中，残留的氯苯含量必须低于10 ppm。

[0082] 用于产生聚碳酸酯的又一可能性是在相界处进行反应，并且随后通过注入加热的气体（主要是水蒸汽）将聚碳酸酯从有机溶剂分离，以便驱逐挥发性成份。在该工艺中，用载气喷洒聚碳酸酯溶液，且聚碳酸酯沉淀为固体，主要作为水性悬浊液。其它分离方法包括结晶和沉淀，以及将固体相中的溶剂残留物烘烤出。后者的方法需要使用二氯甲烷作为溶剂。然而，二氯甲烷在聚碳酸酯中的残留具有特别有害的影响，因为已知二氯甲烷在加工期间连同残留的湿气一起裂解盐酸，且因此能够引起聚碳酸酯的变色和工具的腐蚀。在升高的温度下，二氯甲烷也能够引起品质的丧失，诸如在再处理期间的变色和凝胶形成。

[0083] 在相界工艺所需要的从氯和一氧化碳产生光气的过程中，已知可选地存在的辅助成份甲烷被转化成四氯化碳。在喷洒工艺中，高沸点四氯化碳的浓度相对于低沸点二氯甲烷增加，因此在喷洒工艺之后，四氯化碳的残留含量可在多达2 ppm的范围中。如本领域技术人员已知的那样，产品中残留量的四氯化碳是特别不期望的。

[0084] 另一方法是通过将芳香族、非氯化芳香族化合物（诸如苯、甲苯、乙苯或各种二甲苯）的蒸汽注入二氯甲烷中的聚碳酸酯溶液，继之以固化和干燥，来将聚碳酸酯从溶液分离，如例如在DE3429960中所描述的那样。芳香族化合物的残留物也能够具有引起味道改变的影响。用于四氯化碳和二氯甲烷的安全去除的方法未在DE3429960中公开。该方法的显著缺点在工业实施中变得显而易见。出于该原因，出于经济和环境保护的原因必须结束材料循环。总而言之，在从聚碳酸酯去除之后，必须将所使用的芳香烃再循环到工艺内。在干燥期间，诸如热不稳定的双酚的聚碳酸酯的低分子量成份连同溶剂一起蒸发。其能够在循环中经受热应力和可选地氧化应力。在热应力下将例如双酚转化成有色的、主要是黄色复合物的方法对于本领域技术人员而言是已知的。这些有色复合物在循环中着色，因此在连续操作中，其引起所产生的聚碳酸酯的颜色的连续恶化。

[0085] 诸如芳香烃和氯代烃的高沸点溶剂的残留物也具有有害的影响。其在诸如注射模塑和挤压的工艺期间由处理器部分地释放，因此导致令人不悦的气味和环境污染。此外，在注射模塑中，其能够导致沉积物的形成且因此导致减少的使用寿命。在与食物接触时，其也能够从聚碳酸酯转入食物内，从而引起味道的改变。在小至10 ppm或更多的芳香氯代烃在聚碳酸酯中的残留浓度下就能够检测到对味道的负面影响。

[0086] 在已知的蒸发方法中，聚碳酸酯溶液在轻微过量压力下被重复地加热到高于沸点的温度，且然后使这些过热的溶液在器皿中膨胀，并且器皿中的压力比溶液中的对应蒸汽压更低。方法的重复大体是有利的，因为在反应之后溶液中的聚碳酸酯的浓度相对低，且该重复使得可能防止过度过热。本领域技术人员已知用于聚碳酸酯溶液的基于装备的蒸发的常用方法。例如，能够使过热的溶液在通向分离器的加热的螺旋管中膨胀。

[0087] 高于聚碳酸酯的特定浓度（近似60 wt.%），通过闪蒸的汽化由于高粘性而变得困难。总体优选的是，借助于其它方法、装备和机械去除残留的溶剂。

[0088] 根据本发明的螺旋挤压机能够被用于去除挥发性成份的残留。引气剂优选地被用于扩大排气表面积。

[0089] 如果使用引气剂，则根据本发明优选地在混合元件（iii）的区域中添加该引气剂，且由所述元件使所述引气剂在聚合物熔体中分散。优选地能够使用氮作为引气剂。所添加的引气剂的体积流量应当优选地是从0.05 wt.%到0.3 wt .%。在排气之后，可以添加添加剂，和可选地熔融聚碳酸酯的流，其与主要流在加压区中混合。优选地在聚碳酸酯流中预混合添加剂，并且根据本发明特别优选地使用聚碳酸酯的混合物。

[0090] 对于使用而言优选的其它材料是橡胶。优选地使用由以下项构成的集合中的至少一项作为橡胶：苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯-丙烯橡胶、丁二烯-丙烯腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶、聚氨酯橡胶、热塑性聚氨酯、古塔胶、芳化橡胶、氟化橡胶、硅橡胶、硫化橡胶、和氯磺酰聚乙烯。当然，前述橡胶中的两种或更多种的组合或者一种或多种橡胶与一种或多种塑料的组合也是可能的。

[0091] 这些热塑性塑料和弹性体能够以纯粹形式或作为与填充物和诸如玻璃纤维的增强剂的混合物，具体地作为与彼此或与其它聚合物的混合物，或者作为与通常使用的聚合物添加剂的混合物来使用。

[0092] 在优选实施例中，将塑性体，具体地聚合物熔体和聚合物熔体的混合物与添加剂混合。这些能够与呈固态、液态或溶液形式的聚合物一起被添加到挤压机，或者能够将至少一部分添加剂或所有添加剂在侧向流中馈送到挤压机。

[0093] 添加剂能够赋予聚合物多种多样的性质。这种添加剂的示例包括染料、色素、加工助剂、填充物、抗氧化剂、增强剂、UV吸收剂和光稳定剂、金属钝化剂、过氧化物清除剂、碱性稳定剂、成核剂、和作为稳定剂或抗氧化剂的苯并呋喃和吲哚酮、脱模剂、阻燃添加剂、抗静电剂、着色剂和熔体稳定剂。其示例是碳黑、玻璃纤维、粘土、云母、石墨纤维、二氧化钛、碳纤维、碳纳米管、离子液体和天然纤维。

[0094] 在另一优选实施例中，馈送至螺旋挤压机的塑性体包含单体、低聚物和/或溶剂，其通过根据本发明的方法被至少部分地去除。在该优选实施例中，使用混合元件（iii）将气态引气剂分散在塑性体中。然后优选地在后续步骤中通过应用真空去除该引气剂。

[0095] 在下文中，参考附图更详细地解释本发明，但是不限制其范围。使用计算机程序生成图1至10。为了促进其应用于不同的挤压机大小，针对外径、芯径和螺旋间隙（screw clearance）使用无量纲几何参数。机筒内径Dg被用作基准参数，因为该参数在挤压机上不改变。无量纲参数被规定至小数点后3位，基本几何形状周期长度也是如此。基本几何形状周期的数量规定至小数点后2位。

[0096] 图1示出根据现有技术的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）、基本几何形状长度tb和外径Da。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.647。无量纲螺旋间隙是0.017。基本几何形状周期长度tb是带齿混合元件的外径的0.266倍。基本几何形状周期的数量因此是nb=3.75。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的3.20倍。

[0097] 图2示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）、基本几何形状长度tb和外径Da。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.647。无量纲螺旋间隙是0.017。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.178倍。基本几何形状周期的数量因此是nb=5.63。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的3.20倍。

[0098] 图3示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）、基本几何形状长度tb和外径Da。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的3.20倍。

[0099] 图4示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）和基本几何形状长度tb。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。
基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的6.39倍。

[0100] 图5示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）和基本几何形状长度tb。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。
基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的7.99倍。

[0101] 图6示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）和基本几何形状长度tb。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。
基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的9.59倍。

[0102] 图7示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）和基本几何形状长度tb。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。
基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的3.2倍，且凹槽一直下延至芯径。

[0103] 图8示出新颖的带齿混合元件，其带有齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）和基本几何形状长度tb。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.991。螺纹（3）的底部处的无量纲内径是0.638。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。
基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的3.2倍。

[0104] 对于根据本发明的混合元件的螺旋轮廓，在螺旋之间使用的间隙相对于混合元件的外径优选地在0.002到0.05的范围中，且特别优选地在0.004到0.02的范围中。如本领域技术人员已知的那样，螺旋和机筒之间以及螺旋之间的间隙能够是相同的或不同的。间隙也能够是恒定的，或者能够在给定的限制内变化。也可能在间隙内插入螺旋轮廓。可能的间隙策略是在[1]中在pp. 28及以下上描述的增加轴向距离的方法、纵向区段等距的方法和空间等距的方法，所有这些方法对本领域技术人员而言均是已知的。在增加轴向距离时，构造更小直径的螺旋轮廓，且将其分开螺旋之间的间隙的量。在纵向区段等距的方法中，使纵向区段轮廓曲线向内移动（平行于轴线）螺旋之间的间隙的一半。在空间等距的方法中，基于混合元件沿其清洁其自身的空间曲线，混合元件沿垂直于精确的清洁轮廓的表面的方向放大螺旋之间的间隙的量。根据本发明，优选地使用纵向区段等距或空间等距，并且其中，空间等距是特别优选的。

[0105] 图9示出一对带齿混合元件。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的7.99倍。增加轴向距离被用作间隙策略。径向间隙s_r是带齿混合元件的外径的0.009倍。能够看到，螺旋之间的径向间隙大致大于轴向间隙。

[0106] 图10示出根据本发明的一对带齿混合元件。齿（1）的尖端处的无量纲外径是0.966。螺纹（3）的底部处的无量纲芯径是0.664。无量纲螺旋间隙是0.009。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.133倍。基本几何形状周期的数量因此是nb=7.51。凹槽（2）的数量是12，且凹槽的节距是带齿混合元件的外径的7.99倍。空间等距被用作间隙策略。径向间隙s_r和轴向间隙s_a是带齿混合元件的外径的0.009倍。能够看到，螺旋之间的径向间隙和轴向间隙几乎相等。对于根据本发明的带齿混合元件，优选地使用纵向区段等距，并且空间等距是特别优选的。

[0107] 图11示出排气挤压机的典型分散区。分散区基本上包括5个区Z1到Z5。聚合物、单体和溶剂被添加至区Z1，其由一个或多个主动输运馈送元件组成。区Z1具有积聚馈送通过区Z2到Z4所需要的压力的任务。区Z2由一个或多个压力-消耗螺旋元件，优选地一个或多个中立的或反向输运揉捏元件，且特别优选地一个或多个反向输运馈送元件组成。区Z2中的压力消耗防止被添加到区Z3的引气剂沿上游方向逸散。空气、二氧化碳或水优选地被用作引气剂，并且其中氮是特别优选的。在区Z3的开始处添加引气剂。区Z3由一个或多个分散螺旋元件，优选地一个或多个揉捏和混合元件，且特别优选地一个或多个带齿混合元件组成。分散区具有尽可能精密地分散引气剂的任务。区Z4由一个或多个压力-消耗螺旋元件，优选地一个或多个中立的或反向输运揉捏元件，且特别优选地一个或多个反向输运馈送元件组成。区Z4具有将分散区Z3中的压力调整至期望的压力水平的任务。这继之以最后的区Z5，其是部分填充的排气区，其中，在引气剂的辅助下，经由排气圆顶（dome），将单体和溶剂从挤压机排出，同时进一步沿下游方向在挤压机中输运聚合物。区Z5由一个或多个主动输运螺旋元件，且优选地一个或多个主动输运馈送元件组成。理想地在高压下执行气体的分散，使得引气剂更好地溶解在聚合物中，因此允许在后续排气区中实现改善的发泡（更大的表面积）。

[0108] 图12示出由树脂玻璃制成的双轴挤压机，其中能够执行用于视觉地评估各种混合元件的气体分散效能的测试。树脂玻璃挤压机的机筒内径是58.3 mm，并且两个轴之间的轴向距离是48 mm。在这些测试中，使用硅油来代替聚合物熔体，因为硅油在室温下如聚碳酸酯在300-350℃下那样表现出牛顿流行为。借助于齿轮泵PA1将在室温下带有10 Pa.S的粘性的硅油从接受器BA1泵送到挤压机内。在分散螺旋元件的开始处，将氮给送到挤压机内，并且其中，其质量流经由测量位置F1测量。能够使用阀V1调整挤压机中的压力。在阀V1之后，硅油被收集在出料桶中。挤压机由马达M驱动，且测量旋转速度S1。此外，在入口和出口处测量压力P1和P2以及温度T1和T2。使用平衡确定硅油的质量流量F2。用于分散实验的螺旋阵列（screw array）由以下项组成：第一区Z1，其包括带有60 mm的节距的主动输运馈送元件；第二区Z2，其包括带有60 mm的节距和30 mm的长度的反向输运馈送元件；第三区Z3，其包括分散螺旋元件；和第四区Z4，其包括间隔件。

[0109] 图13示出根据现有技术的TME类型的混合元件，其带有环（5）、齿（1）、凹槽（2）、螺纹（3）、内部齿（4）、基本几何形状长度tb和外径Da。

[0110] 图14示出一对新颖的带齿混合元件（6），其带有外径Da、芯径（7）、齿（1）、凹槽（2）和在双轴挤压机的机筒（8）中的内部齿（4），并且机筒（8）带有机筒内径Dg。两个带齿混合元件之间的轴向距离等于A。凹槽（2）的数量是12。

[0111] 以下示例用于更详细地解释本发明，且不应被解释为限制其范围。

[0112] 示例

[0113] 示例1：根据现有技术的带有作为基本几何形状的双头螺纹主动输运馈送元件和反向输运凹槽的混合元件被用作分散螺旋元件。本领域技术人员还将这些混合元件称为螺旋混合元件（SME）。对于150 mm的轴向长度，齿的尖端处的外径是56.6 mm。基本几何形状周期长度tb是30 mm。基本几何形状周期的数量因此是nb=1.89。凹槽的数量是8，且凹槽的节距是120 mm，对应于带齿混合元件的外径的2.12倍。使用增加轴向距离作为间隙策略。测量位置处的绝对压力P1是5.5 bar。挤压机的旋转速度是18 rpm。硅油的质量流量是22 kg/h。以10 SL/h（标准升/h）的速率给送氮。经由给送位置给送氮。所添加的氮在给送位置处分布遍及整个横截面上，因为氮被部分地沿循主动输运螺旋混合元件的压力梯度沿反向方向输运，这是不期望的影响。在近似120 mm的轴向长度之后，经常存在带有多于10 mm的直径的细长气泡。

[0114] 示例2：根据现有技术的带齿混合元件被用作分散螺旋元件。对于150 mm的轴向长度，齿的尖端处的外径是56.3 mm。基本几何形状周期长度tb是15 mm。基本几何形状周期的数量因此是nb=3.75。凹槽的数量是12，且凹槽的节距是180 mm，对应于带齿混合元件的外径的3.20倍。使用增加轴向距离作为间隙策略。测量位置处的绝对压力P1是5.5 bar。挤压机的旋转速度是18 rpm。硅油的质量流量是18 kg/h。以10 SL/h（标准升/h）的速率给送氮。经由两个给送位置给送氮，具体地沿两个轴的旋转的方向在芯轴之前45°。遍及近似60 mm的轴向长度上预分布所添加的氮。在近似120 mm的轴向长度之后，经常存在带有近似5 mm的直径的细长气泡。

[0115] 示例3：根据本发明的带齿混合元件被用作分散螺旋元件。对于60 mm的轴向长度，齿的尖端处的外径是57.8 mm，其后，对于90 mm的轴向长度，外径是56.3 mm。基本几何形状周期长度tb是10 mm。基本几何形状周期的数量因此是nb=5.78 or 5.63。凹槽的数量是12，且凹槽的节距是180 mm，对应于带齿混合元件的外径的3.11或3.20倍。使用空间等距作为间隙策略。测量位置处的绝对压力P1是5.5 bar。挤压机的旋转速度是18 rpm。硅油的质量流量是18 kg/h。以10 SL/h（标准升/h）的速率给送氮。经由两个给送位置给送氮，具体地沿两个轴的旋转的方向在芯轴之前45°。遍及近似30 mm的轴向长度预分布所添加的氮。在近似120 mm的轴向长度之后，经常存在带有近似3 mm的直径的细长气泡。

[0116] 示例4：根据本发明的带齿混合元件被用作分散螺旋元件。对于60 mm的轴向长度，齿的尖端处的外径是57.8 mm，其后，对于90 mm的轴向长度，外径是56.3 mm。基本几何形状周期长度tb是7.5 mm。基本几何形状周期的数量因此是nb=7.71 or 7.51。凹槽的数量是12，且凹槽的节距是180 mm，对应于带齿混合元件的外径的3.11或3.20倍。使用空间等距作为间隙策略。测量位置处的绝对压力P1是5.5 bar。挤压机的旋转速度是18 rpm。硅油的质量流量是18 kg/h。以10 SL/h（标准升/h）的速率给送氮。经由两个给送位置给送氮，具体地沿两个轴的旋转的方向在芯轴之前45°。遍及近似25 mm的轴向长度预分布所添加的氮。在大约120 mm的轴向长度之后，经常存在带有近似2.5 mm的直径的细长气泡。

[0117] 示例5：根据本发明的带齿混合元件被用作分散螺旋元件。对于60 mm的轴向长度，齿的尖端处的外径是57.8 mm，其后，对于90 mm的轴向长度，外径是56.3 mm。基本几何形状周期长度tb是7.5 mm。基本几何形状周期的数量因此是nb=7.71 or 7.51。凹槽的数量是12，且凹槽的节距是450 mm，对应于带齿混合元件的外径的7.79或7.99倍。使用空间等距作为间隙策略。测量位置处的绝对压力P1是5.5 bar。挤压机的旋转速度是18 rpm。硅油的质量流量是18 kg/h。以10 SL/h（标准升/h）的速率给送氮。经由两个给送位置给送氮，具体地沿两个轴的旋转的方向在芯轴之前45°。遍及近似30 mm的轴向长度预分布所添加的氮。在近似120 mm的轴向长度之后，经常存在带有近似2.5 mm的直径的细长气泡。

[0118] 通过流动模拟计算各种带齿混合元件的无量纲固有生产量A1。使用商用软件包Ansys Fluent版本13.0。

[0119] 在等温条件下执行计算。用产品完全地填充混合元件。选择粘性和密度以便产生层流，即，雷诺数Re大致小于1。为了从计算结果中排除混合元件的入口和出口影响，在周期边界条件下沿轴向方向执行计算。

[0120] 齿的尖端处的无量纲外径是0.983。螺旋螺纹的底部处的无量纲芯径是0.627。无量纲螺旋间隙是0.011。基本几何形状的节距是带齿混合元件的外径的0.132倍。基本几何形状周期的数量因此是nb=7.59。空间等距被用作间隙策略。凹槽的数量是12。凹槽的节距是各异的。

[0121] 在第一几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的4.75倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0317。

[0122] 在第二几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的5.42倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0292。

[0123] 在第三几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的5.69倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0280。

[0124] 在第四几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的6.33倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0253。

[0125] 在第五几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的7.12倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0222。

[0126] 在第六几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的7.59倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0205。

[0127] 在第七几何形状变型中，凹槽的节距是带齿混合元件的外径的9.49倍。该变型的无量纲固有生产量是A1=0.0145。

[0128] 流动通过各种带齿混合元件期间的能量需求保持差不多。其差别最大为1%。

[0129] 如在[2]中描述的那样，排气挤压机的典型无量纲生产量在Q=0.03-0.06的范围中。如果在Q=0.03的无量纲生产量的情况下操作螺旋挤压机，那么仅用第五几何形状变型就能实现小于无量纲生产量Q的80%的A1=0.0222的无量纲固有生产量。如果在Q=0.03的无量纲生产量的情况下操作螺旋挤压机，那么仅用第七几何形状变型就能实现小于无量纲生产量Q的60%的A1=0.0145的无量纲固有生产量。