[发明专利]具有改善分散效应和低功率输入的螺杆元件

说明书

本申请是申请日为2009年6月6日、申请号为 200980122901.5、国际申请号为PCT/EP2009/004083、发明名称为“具有改善分散效应和低功率输入的螺杆元件”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于多轴螺杆挤出机（mehrwellige Schneckenmaschinen）的螺杆元件，所述多轴螺杆挤出机具有成对同向的且成对精确擦刮的螺杆轴，还涉及螺杆元件在多轴螺杆挤出机中的应用以及用于制造这种螺杆元件的方法。

背景技术

同向旋转的双轴（有时为多轴）挤出机的转子是相互精确擦刮的（exakt abschabend），其长期以来为大家所公知（参见例如DP862668）。在聚合物制造和处理中，以精确擦刮的外形（Profile）的原理为基础的螺杆挤出机经历了各种各样的应用。这首先是基于：聚合物熔料粘结到表面，并在通常的处理温度下方随时间降解，这通过精确擦刮的螺杆的自清洁效应来去除。产生精确擦刮的螺杆外形的规则例如在[1]([1]=Klemens Kohlgrüber: Der gleichläufige Doppelschneckenextruder, Hanser 出版社，慕尼黑 2007, 第96页以及后页)中有所描述。这里也讲述了，在双螺杆挤出机的第一轴上的预定螺杆外形决定双螺杆挤出机的第二轴上的螺杆外形。因此，双螺杆挤出机的第一轴上的螺杆外形被称为制造螺杆外形。双螺杆挤出机的第二轴上的螺杆外形基于双螺杆挤出机的第一轴的螺杆外形，并因此被称为被制螺杆外形。在多轴挤出机中，制造螺杆外形和被制螺杆外形总是交替地被设置在相邻的轴上。

现代的双螺杆挤出机具有一种积木式系统，其中不同的螺杆元件可以被建立到核心轴上。由此，专业人员可以将双螺杆挤出机与相应的处理任务进行匹配。

除了偏心布置的圆盘外，现有技术公知的螺杆元件的特征在于，在剖面上的外形曲线具有至少一个拐弯（例如参见图1），该拐弯出现在螺杆顶部和螺纹面之间的过渡处。所述顶部由一个圆弧组成，其半径等于所述外形的外径并以所述外形的旋转点为中点。所述拐弯在到外形的侧面的过程处在螺杆元件上形成一个边缘。在多轴挤出机上执行的重要任务之一是分散不能均匀地相互混合的液相或熔体，或者分散聚合物熔料中的固体。在技术文献中已知（例如参见Chang Dae Han: Multiphase Flow in Polymer Processing,学术出版社，纽约1981）,由剪切流动和拉伸流动构成的组合对于困难的分散任务是最佳的。

这种流动形式存在于螺杆沟道中，在那里，材料一方面通过轴的旋转被剪切，另一方面通过螺杆沟道的收敛而同时被拉伸到顶部。但是，在螺杆顶部区域存在一种纯剪切流动，它在困难的分散任务中很难有助于分散。另一方面，在螺杆顶部和机筒（Gehäuse）或相邻轴之间的缝隙中，输入的能量中的绝大部分被浪费。因此该区域主要有助于加热聚合物材料并由此潜在地有助于热损坏，而并不有助于分散的处理任务。

偏心布置的圆盘是一个例外，该圆盘可以按公知方式精确擦刮地被布置。它们没有含纯剪切流动的顶部区域。它们因为其卓越的分散效应而为世人公知，但同样具有高的能量输入，因为它们在大的范围上产生非常窄的缝隙。另外，它们局限于螺纹数Z=1。

发明内容

因此，从现有技术出发，提出的任务是提供用于多轴螺杆挤出机的螺杆元件，其在尽可能低的能量输入的情况下具有相对于现有技术被改善的分散效应。

已令人惊奇地发现。该任务通过一种螺杆元件来解决，其外形在整个剖面上能通过一个连续可导的外形曲线来描绘。因此，本发明的主题是用于多轴螺杆挤出机的螺杆元件，所述多轴螺杆挤出机具有成对同向的且成对精确擦刮的螺杆轴，所述螺杆轴具有两个或多个螺杆螺纹，其特征在于，制造和被制螺杆外形在整个剖面上总是能通过一个连续可导的外形曲线来描绘。

这里，本发明并不局限于由螺杆元件和核心轴组成的螺杆的如今商用模块构造方式所构成的螺杆元件，而是也可以应用于整体构造方式的螺杆。因此螺杆元件的概念也应被理解为整体构造方式的螺杆。

本发明螺杆元件的剖面外形（下面也简称外形或也称螺杆外形）可以通过圆弧的布置来明确地描述。

本发明制造和被制螺杆元件的螺杆外形整体上由n各圆弧组成，其中n大于或等于4。n个圆弧中的每个圆弧都具有一个起点和终点。所述n个圆弧在其起点和终点处彼此正切地过渡，使得它们根据本发明形成一种连续可导的外形曲线。