小さいリッジ角度を有する一条ねじスクリューエレメント
本発明は、二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で正確にワイピングするスクリュー軸を有する多軸スクリュー式機械用スクリューエレメント、前記スクリューエレメントの多軸スクリュー式機械における使用、及びプラスチック材料の押出し方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で完全セルフワイピングするスクリューを有する多軸押出機用スクリューエレメント、前記スクリューエレメントの多軸押出機における使用、及びプラスチック組成物の押出し方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローターが完全セルフワイピングする同方向に共回転する二軸または多軸押出機は長年公知である（例えば、ＤＰ ８６２ ６６８を参照されたい）。完全セルフワイピングするプロファイルの原理に基づく押出機はポリマー製造及び加工において多種多様に利用されてきた。これは主に、ポリマーメルトが一般的な加工温度で表面に付着し、経時的に分解するが、これが完全セルフワイピングスクリューのセルフクリーニング作用により防止されるという事実の結果である。完全セルフワイピングスクリュープロファイルを作成するための規則は、例えば［１］（［１］＝Ｋｌｅｍｅｎｓ Ｋｏｈｌｇｒｕｂｅｒ：Ｄｅｒ ｇｌｅｉｃｈａｕｆｉｇｅ Ｄｏｐｐｅｌｓｃｈｎｅｃｋｅｎｅｘｔｒｕｄｅｒ［Ｔｈｅ ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ ｅｌｅｍｅｎｔ］，Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｍｕｎｉｃｈ ２００７，ｐ．９６以降）に記述されている。この文献には、二軸押出機の１番目のスクリューの所定のスクリュープロファイルがどのように二軸押出機の２番目のスクリューのスクリュープロファイルを決定するかも記載されている。従って、二軸押出機の１番目のスクリューのスクリュープロファイルは描かれているスクリュープロファイルとして公知である。二軸押出機の２番目のスクリューのスクリュープロファイルは二軸押出機の１番目のスクリューのスクリュープロファイルに続き、従って描かれるスクリュープロファイルとして公知である。多軸押出機の場合、隣接するスクリューは常に描かれているスクリュープロファイル及び描かれるスクリュープロファイルを有するように交互に配置されている。
【０００３】
現在の二軸押出機は、各種スクリューエレメントがコア軸上に取り付けられている構成ブロックシステムを有している。こうして、当業者は二軸押出機を進行中の特定のタスクに改変し得る。
【０００４】
プラスチック組成物は変形可能な組成物を意味すると考えられる。プラスチック組成物の例はポリマーメルト（特に、熱可塑性樹脂のメルト）、エラストマー、ポリマーメルトの混合物、または固体、液体または気体を含むポリマーメルトの分散物である。
【０００５】
プラスチック組成物の押出しは、特にポリマーの製造、コンパウンディンク及び加工において重要な役割を発揮する。押出しは、［１］に概説されているように同方向に回転する二軸または多軸押出機における物質または物質の混合物の処理を意味すると考えられる。
【０００６】
ポリマー製造中、押出しは例えばポリマーを脱気するために実施される（例えば、［１］のｐ．１９１−２１２を参照されたい）。
【０００７】
ポリマーコンパウンディング中、押出しは例えば添加剤を配合するために、または例えば化学組成、分子量または分子構造が異なる各種ポリマーを混合するために実施される（例えば、［１］のｐ．５９−９３を参照されたい）。コンパウンディングは、通常可塑化されているプラスチック原料を用い、充填剤及び／または補強材、可塑剤、結合剤、スリップ剤、安定化剤、着色剤等を添加し、配合してポリマーを最終プラスック成形組成物（または、コンパウンド）に変換することを含む。コンパウンディングはしばしば揮発性成分（例えば、空気及び水）の除去をも含む。コンパウンディングは化学反応（例えば、グラフト化、官能基の修飾、または分子量を慎重に増加または減少させることによる分子量の修飾）をも含み得る。
【０００８】
ポリマー加工中にポリマーを半完成製品、すぐ使用できる製品またはコンポーネントに変換することが好ましい。加工は、例えば射出成形、押出し、インフレーション、カレンダリングまたはスピニングにより起こり得る。加工は、ポリマーの充填剤、補助物質及び添加剤との混合、及び化学的修飾（例えば、加硫）をも含み得る。
【０００９】
押出し中のプラスチック組成物の処理は、１つ以上の操作、すなわち搬送、溶融、分散、混合、脱気及び圧力発生を含む。
【００１０】
一般的に公知であり、例えば［１］のｐ．１６９−１９０に記載されているように、混合は分配及び分散混合に分けられ得る。分配混合は、各種成分の所定容量での均一分配を意味すると考えられる。分配分布は、例えば類似のまたは手動で相容性のポリマーを混合するときに生ずる。分散混合では、固体粒子、流滴または気泡がまず細分される。細分は、例えばポリマーメルトと添加剤間の界面での表面張力を解消するのに十分に大きい剪断力を伴う。
【００１１】
メルト搬送及び圧力発生は刊行物［１］のｐ．７３以降に記載されている。押出機スクリュー中のメルト搬送ゾーンは生成物を１つの加工ゾーンから次のゾーンに輸送し、充填剤を取り入れるように働く。メルト搬送ゾーンは通常、例えば生成物を１つの加工ゾーンから次のゾーンに輸送している間、脱気している間及び保持ゾーンにおいて部分的に満たされる。搬送のために必要なエネルギーは散逸し、不利なことにポリマーメルトの温度上昇が見られる。従って、搬送ゾーンにおいて使用されるスクリューエレメントはできるだけ最小量のエネルギーしか散逸しないものでなければならない。１×押出機バレル直径Ｄのピッチを有するねじエレメントは単純なメルト搬送のために慣用されている［１］。
【００１２】
押出機内の圧力消費者（例えば、逆方向搬送エレメント、混合エレメント、逆方向搬送または中立混練ブロック）の上流に、押出機の外側の圧力消費者（例えば、ダイプレート、押出しダイ及びメルトフィルター）の上流に、搬送を完全に満ちた状態で実施し、圧力消費者を解消するために圧力を発生させなければならない背圧ゾーンが押出機内に形成されている。メルトを出力させるために必要な圧力を発生させる押出機の圧力発生ゾーンは計量ゾーンとして公知である。ポリマーメルトに導入されるエネルギーは圧力発生のため及びメルトを搬送するための効果的なパワー及び不利なことにメルトの温度上昇により明らかとなるパワーの散逸に分けられる。圧力発生ゾーンではメルトの激しい還流がスクリュー歯先全体で生じ、よってエネルギー入力が多くなる［１］。従って、圧力発生ゾーンにおいて使用されるスクリューエレメントはできるだけ最小量のエネルギーしか散逸しないものでなければならない。
【００１３】
更に、当業者は、公知のＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルを有する二条ねじ搬送エレメントの圧力発生中の効率が約１０％であることを周知している（［１］のｐ．１２９−１４６）。１０００ｋｇ／ｍ２のメルト密度及び２０００Ｊ／ｋｇ／Ｋのメルトの熱容量での５０バールの圧力上昇は１０％の効率で２５Ｋの温度上昇を生ずる（［１］のｐ．１２０）。この加熱により、臭い、色、化学組成または分子量が変化するように生成物が害され、またはゲル粒子または夾雑物のように生成物中にむらが形成される恐れがある。
【００１４】
ポリエチレン及びポリエチレンコポリマーを押出すとき、温度が過度に高いと分子量、分岐及び架橋が増える。更に、ポリエチレン及びポリエチレンコポリマーは当業者公知の（［２］Ｈｅｐｐｅｒｌｅ，Ｊ．；Ｓｃｈａｄｉｇｕｎｇｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｅｎ ｂｅｉ Ｐｏｌｙｍｅｒｎ［Ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒｓ］，Ｐｏｌｙｍｅｒａｕｆｂｅｒｅｉｔｕｎｇ ２００２，ＶＤＩ−Ｋ，ＶＤＩ−Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ；［３］Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．：Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ，１９９７；［４］Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂａｃｈ，Ｋ．ら；Ａｎｔｉｏｘｉａｎｔｓ，Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．編：Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｈａｎｓｅｒ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００１；［５］Ｃｈｅｎｇ，Ｈ．Ｎ．，Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ，Ｆ．Ｃ．，Ｂｏｖｅｙ，Ｆ．Ａ．：１３Ｃ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，９（１９７９）ｐ．３６３−３６５）自己酸化サイクルにおいて大気酸素と反応して、臭いが強く、よって分裂した低分子量成分（例えば、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、ヒドロペルオキシド、エステル、ラクトン及びアルコール）が形成される。
【００１５】
ポリエチレン及び酢酸ビニルを主成分とするコポリマーを押出すとき、温度が過度に高いと更に臭いが強い腐食性酢酸が形成される。
【００１６】
ポリプロピレン及びポリプロピレンコポリマーを押出すとき、温度が過度に高いと分子量が低下する。ポリプロピレン及びポリプロピレンコポリマーは更に自己酸化サイクルにおいて大気酸素と反応して、臭いが強く、よって分裂した低分子量成分（例えば、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、ヒドロペルオキシド、エステル、ラクトン及びアルコール）が形成される。
【００１７】
ポリ塩化ビニルを押出すとき、温度が過度に高いと生成物が脱色し、腐食性のガス状塩化水素が脱離し、この塩化水素は更に塩化水素の脱離を触媒する。
【００１８】
ポリスチレンを押出すとき、温度が過度に高いと、分子量が低下し、対応して機械的特性が損なわれている有害なスチレン並びに二量体及び三量体スチレンが形成される。
【００１９】
ポリスチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）を押出すとき、熱ストレスに曝されると生成物は黄色になって透明性が低下し、また分子量が低下し、機械的特性が損なわれている発癌性モノマーのアクリロニトリル及びスチレンが形成される。
【００２０】
芳香族ポリカーボネートを押出すとき、過度の熱ストレスに曝されると、特に酸素の作用のために生成物は黄色になって透明性が低下し、特に水の作用のために分子量の低下を示す。高温に曝されるとビスフェノールＡのようなモノマーも解離する。
【００２１】
ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリトリメチレンテレフタレート）を押出すとき、過度の温度及び水の作用により分子量が低下し、分子中の末端基が置換される。これは、特にポリエチレンフレフタレートをリサイクルするとき厄介である。ポリエチレンテレフタレートは高温でアセトアルデヒドを脱離し、これにより例えば飲料水ボトルの内容物の臭いが変化する恐れがある。
【００２２】
ジエンゴム（特に、ブタジエンゴム）で衝撃性を付与した熱可塑性樹脂、特に耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）及び耐衝撃性ＳＡＮ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン，ＡＢＳ）を押出すとき、過度の温度により発癌性ブタジエン及びアクリロニトリル、及び有毒なビニルシクロヘキセンが脱離する。更に、ジエンゴムが架橋して、生成物の機械的特性が損なわれる。
【００２３】
ポリオキシメチレンを押出すとき、過度の温度により有毒なホルムアルデヒドが脱離する。
【００２４】
ポリアミド（例えば、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド４，６、ポリアミド１１及びポリアミド１２）を押出すとき、温度が過度に高いと生成物か脱色し、分子量が低下し、また特に水が存在するとモノマー及びダイマーが再形成され、その結果機械的特性が損なわれる。
【００２５】
熱可塑性ポリウレタンを押出すとき、温度が過度に高いとトランスウレタン化により分子構造が変化し、水が存在すると分子量が低下する。望ましくないことに、これらの両方が熱可塑性ポリウレタンの特性に悪影響を与える。
【００２６】
ポリメチルメタクリレートを押出すとき、過度の熱ストレスに曝されるとメチルメタクリレートが脱離し、分子量が低下し、その結果不愉快な臭いが生じ、機械的特性が損なわれる。
【００２７】
ポリフェニレンスルフィドを押出すとき、温度が過度に高いと硫黄含有有機及び無機化合物が脱離し、その結果不愉快な臭いが生じ、押出ダイを腐食させる恐れがある。低分子量オリゴマー及びモノマーも形成され、分子量が低下して、ポリフェニレンスルフィドの機械的特性が損なわれる。
【００２８】
ポリフェニレンスルホンを押出すとき、温度が過度に高いと、特に水が存在すると有機化合物が脱離する。分子量も低下し、その結果機械的特性が損なわれる。
【００２９】
ポリフェニレンエーテルを押出すとき、温度が過度に高いと分子量が低下した低分子量有機化合物が脱離する。これにより、生成物の機械的特性が損なわれる。
【００３０】
ジエンゴム（例えば、ポリブタジエン（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、合成ポリイソプレン（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリクロロプレン（ＣＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、部分水素化ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＨＭＢＲ）及びエチレン−プロピレン−ジエンコポリマー（ＥＰＤＭ））を押出すとき、温度が過度に高いと架橋によりゲルが形成され、そのためにそこから生成される成分の機械的特性が損なわれる。クロロ−及びブロモブチルゴムの場合、温度が高いと腐食性塩化水素または臭化水素ガスが脱離するおそれがあり、これらは更にポリマーの分解を触媒する。
【００３１】
押出中に温度が過度に高いと、加硫剤（例えば、硫黄及び過酸化物）を含有しているゴムコンパウンドが早期に加硫される。この結果、これらのゴムコンパウンドから生成物を生成することがもはやできない。
【００３２】
１つ以上のポリマーの混合物を過度の高温で押出すと、個々のポリマーの押出の欠点がそれぞれ生ずる。
【００３３】
二軸押出機へのエネルギー入力は、プロセスパラメーターの押出量及び回転速度により、生成物の材料特性により、使用するスクリューの形状寸法により決定される。
【００３４】
従来技術［１］（例えば、ｐ．１０１を参照されたい）によれば、完全セルフワイピングスクリューエレメントの形状寸法は、完全セルフワイピング輪郭のねじ山の数ｚ、中心線距離ａ及び外半径ｒａの独立変数を明示することにより規定される。従来技術によれば、プロファイルのすべての点がバレルをクリーニングする歯先角は取り扱う問題に対して調節可能であり、改変可能な変数ではなく、代わりに方程式１により得られる。
【００３５】
【数１】
上記数式中、ＫＷ０は完全セルフワイピングプロファイルのラジアンで表示される歯先角であり、πは円周率（π≒３．１４１５９）である。
【００３６】
従来技術によれば、エレメントの密接に噛み合う対の両エレメント全体の歯先角の合計ＳＫＷ０は、
【００３７】
【数２】
から必然的に得られる。
【００３８】
１つ以上のスクリューねじ山を有するスクリュープロファイルが作成され得る。正確に１つのスクリューねじ山を有する公知のスクリュープロファイルの圧力発生中の良好な搬送能力及び剛性は公知である。これらは狭い間隙を有するスクリューバレルをクリーニングする非常に広いスクリュー歯先を有している。当業者には、間隙が狭いためにスクリュー歯先の領域で特に大量のエネルギーがメルト中に散逸し、よって生成物が局所的に異常に過熱されることが公知である。この点で大きな歯先角は特に有害である。
【００３９】
従って、狭いスクリュー歯先しか有していない二条ねじスクリュープロファイルは主に従来技術の同方向に回転する二軸押出機に使用されている。しかしながら、これらは圧力発生の点で一条ねじスクリュープロファイルよりも余り効果的でない。
【００４０】
運転エネルギーは、エネルギー入力をコスト及び環境的理由で減らすことが望ましいように高グレードの電気エネルギーの形態で二軸押出機に供給される。更に、多くの過程で高いエネルギー入力は二軸押出機の可能な押出量、よって経済的実行可能性をも制限する。
【００４１】
ＵＳ ３，９００，１８７は、狭い歯先角を有する一条ねじスクリュープロファイルを記載している。十分に効果的な圧力発生を有しているならば、前記スクリュープロファイルを有するスクリューエレメントの剪断作用は他の公知の一条ねじスクリューエレメントよりも低い。しかしながら、ＵＳ ３，９００，１８７は、スクリュー歯先に隣接するプロファイルフランクゾーンが円形弧により表わされる軸対称スクリュープロファイルの作成を開示しており、前記円形弧の中心点は回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にある。よって、ＵＳ ３，９００，１８７は特定の問題に対して個々に改変することができず、用途が限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献２】米国特許第３，９００，１８７号明細書
【非特許文献】
【００４３】
【非特許文献１】Ｋｌｅｍｅｎｓ Ｋｏｈｌｇｒｕｂｅｒ：Ｄｅｒ ｇｌｅｉｃｈａｕｆｉｇｅ Ｄｏｐｐｅｌｓｃｈｎｅｃｋｅｎｅｘｔｒｕｄｅｒ［Ｔｈｅ ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ ｅｌｅｍｅｎｔ］，Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｍｕｎｉｃｈ ２００７
【非特許文献２】Ｈｅｐｐｅｒｌｅ，Ｊ．；Ｓｃｈａｄｉｇｕｎｇｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｅｎ ｂｅｉ Ｐｏｌｙｍｅｒｎ［Ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒｓ］，Ｐｏｌｙｍｅｒａｕｆｂｅｒｅｉｔｕｎｇ ２００２，ＶＤＩ−Ｋ，ＶＤＩ−Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ
【非特許文献３】Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．：Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ，１９９７
【非特許文献４】Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂａｃｈ，Ｋ．ら；Ａｎｔｉｏｘｉａｎｔｓ，Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．編：Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｈａｎｓｅｒ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００１
【非特許文献５】Ｃｈｅｎｇ，Ｈ．Ｎ．，Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ，Ｆ．Ｃ．，Ｂｏｖｅｙ，Ｆ．Ａ．：１３Ｃ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，９（１９７９）ｐ．３６３−３６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
従って、従来技術に基づいて、目的は、公知の一条ねじスクリューエレメントに匹敵する圧力を発生させるが、加工しようとする材料に対して少ない剪断しか与えず、よって生成物の品質を損なわないスクリューエレメントを提供することである。加工しようとするポリマーに対して回転剪断プロファイルにより加えられる剪断及び歪み応力を取り扱う特定問題に対して改変することができるようにできるだけ様々な方法で所望のスクリューエレメントが作製されなければならない。
【００４５】
驚くことに、上記目的を達成し得、対のエレメントの歯先角の合計が
【００４６】
【数３】
未満であり、軸対称スクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないスクリューエレメントが知見された。
【００４７】
従って、本発明は、二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で完全にセルフワイピングするスクリューを有し、それぞれ正確に１つのスクリューねじ山を有し、中心線距離ａ及び外半径ｒａを有する多軸押出機用スクリューエレメントを提供し、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は
【００４８】
【数４】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１ａ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図１ｂ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図１ｃ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図１ｄ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図２ａ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｂ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｃ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｄ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｅ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｆ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｇ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｈ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｉ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｊ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図３ａ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図３ｂ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図３ｃ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図３ｄ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図４ａ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図４ｂ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図４ｃ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図４ｄ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図５ａ】本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。
【図５ｂ】本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。
【図５ｃ】本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。
【図６ａ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図６ｂ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図６ｃ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図６ｄ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図７ａ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図７ｂ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図７ｃ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図７ｄ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図８ａ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図８ｂ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図８ｃ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図８ｄ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図９ａ】本発明の搬送ねじ山の縦断面図を一例として示す。
【図９ｂ】６０°のオフセット角で軸上に配置されている７つの混練ディスクを有する混練エレメントの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明のスクリューエレメントの断面プロファイル（以下、略してプロファイルまたはスクリュープロファイルと称する）は円形弧の配置により明白に描かれ得る。
【００５１】
本発明のスクリューエレメントのスクリュープロファイルは、好ましくは断面でｎ（ここで、ｎは４を超える整数である）個の円形弧から構成される。ｎ個の円形弧の各々は起点及び終点を有している。
【００５２】
各円形弧ｊ（ｊ＝１からｎ）の位置は、２つの異なる点を示すことにより明白に確定され得る。円形弧の位置を中心点及び起点または終点を示すことにより確定することが好都合である。個々の円形弧ｊの大きさは半径ｒｊ及び起点と終点の間の中心点の周りの角度αｊにより確定され、半径ｒｊは０以上且つスクリュー間の中心線距離ａ以下であり、ラジアンで表示される角度αｊは０以上且つ２π（ここで、πは円周率（π≒３．１４１５９））以下である。
【００５３】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルは１つ以上の「キンク」をも含み得る。キンクは便宜上半径ｒ＝０を有する円形弧として処理される。「キンクの大きさ」は半径ｒ＝０を有する円形弧の対応する角度により決定され、すなわちキンクでは半径ｒ＝０を有する第２円形弧の角度の周りを回転させることによる第１円形弧から第３円形弧への遷移がある。また、半径ｒ＝０を有する第２円形弧の中心点中の第１円形弧に対する接線は、第２円形弧の角度に対応する角度で第２円形弧の中心点中の第３円形弧に対する接線と交差する。第２円形弧を考慮して、すべての隣接円形弧（第１→第２→第３）は相互に接線方向で合流する。半径ｒ＝０を有する円形弧をｅｐｓ（ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数である（ｅｐｓ≪１，ｅｐｓ→０））に等しい半径を有する円形弧として処理することが好都合である。
【００５４】
本発明のプロファイルでは、円形弧は常にその起点及び終点で相互に接線方向で合流する。
【００５５】
外側スクリュー半径に等しいスクリュープロファイルのゾーンは歯先ゾーンとして公知である。コア半径に等しいスクリュープロファイルのゾーンは溝付きゾーンとして公知である。外側スクリュー半径よりも小さく且つコア半径よりも大きいスクリュープロファイルのゾーンはフランクゾーンとして公知である。
【００５６】
本発明のスクリューエレメントは、その断面で
−描かれているスクリュープロファイル及び描かれるスクリュープロファイルは１つの平面にある；
−距離ａ（中心線距離）での描かれているスクリュープロファイルの回転軸及び描かれるスクリュープロファイルの回転軸はそれぞれスクリュープロファイルの前記平面に対して垂直であり、描かれているスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれているスクリュープロファイルの回転点として称され、描かれるスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれるスクリュープロファイルの回転点として称される；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数はｎである；
−描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａは０以上（ｒａ＞０）であり且つ中心線距離以下（ｒａ≦ａ）である；
−描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉは０以上（ｒｉ≧０）であり且つｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）である；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧は閉鎖プロファイルを形成し、すなわち円形弧ｊのすべての角度αｊの合計は２πに等しい；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧は凸状プロファイルを形成する；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の各々が外半径ｒａ及びコア半径ｒｉを有する円形環の範囲内またはその境界線上にあり、その中心点は描かれているスクリュープロファイルの回転点上にある；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の正確に１つが描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａを有している；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の正確に１つが描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉを有している；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の数ｎ’は描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数ｎに等しい；
−描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離と外半径ｒｉの差（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）に等しい；
−描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離と外半径ｒａの差（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）に等しい；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の角度αｊ’は描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の角度αｊに等しく、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲のすべての値を共に通る整数である；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の半径ｒｊ’と描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の半径ｒｊの合計は中心線距離ａに等しく、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点は描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点からの距離（この距離は中心線距離ａに等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点は描かれるスクリュープロファイルの回転点からの距離（この距離は描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点の描かれているスクリュープロファイルの回転点からの距離に等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点と描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点間の接続線は描かれるスクリュープロファイルの回転点と描かれているスクリュープロファイルの回転点間の接続線に平行な線であり、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の起点は、描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の起点の描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点に対する方向と反対にある描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点に対する方向にあり、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
−描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は
【００５７】
【数５】
未満である；及び
−軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にない；
ことを特徴とする。
【００５８】
描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は、
【００５９】
【数６】
未満であり、好ましくは
【００６０】
【数７】
未満であり、特に好ましくは
【００６１】
【数８】
未満であり、最も好ましくは
【００６２】
【数９】
未満である。
【００６３】
本発明のスクリューエレメントにおいて、それぞれ１つの断面プロファイルが０以上且つａ以下である半径を有する５個以上の円形弧から構成され、これらの円形弧がその終点で相互に接線方向で合流することが好ましい。
【００６４】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルは、それぞれ各スクリューエレメントの回転点を通っている軸に対して非対称であっても、対称であってもよい。本発明のスクリューエレメントの軸対称プロファイルは、フランクゾーンを形成する円形弧の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にない点で区別される。
【００６５】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルは三角定規とコンパスだけを用いて設計され得る点で区別される。よって、描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧と（ｊ＋１）番目の円形弧間の接線方向遷移はｊ番目の円形弧の終点の周りに半径ｒｊ＋１の円を描くことにより設計され、描かれているスクリュープロファイルの回転点の近くに位置決めされるこの弧とｊ番目の円形弧の中心点及び終点により規定される直線との交差点は（ｊ＋１）番目の円形弧の中心点である。
【００６６】
スクリュープロファイルの作成方法をコンピューターを用いて実施することが推奨される。この場合、スクリューエレメントの寸法は、スクリューエレメントを作製するためのＣＡＤフライス盤に供給し得る形で存在させる。
【００６７】
本発明のスクリューエレメントの中心線距離に対して正規化した外側スクリュー半径は、好ましくは０．５１から０．７の範囲、特に好ましくは０．５２から０．６６の範囲、非常に特に好ましくは０．５７から０．６３の範囲である。
【００６８】
本発明のスクリューエレメントは搬送エレメント、混練エレメントまたは混合エレメントとして組み立てられ得る。
【００６９】
搬送エレメントは、スクリュープロファイルが連続して軸方向に螺旋状に回転し、延びている点で区別されることは公知である（例えば、［１］，ｐ．２２７−２４８を参照されたい）。スクリューの回転方向に応じて、搬送エレメントは左回りまたは右回りである。逆方向搬送エレメントは、それぞれ反対のねじれにより得られる。搬送エレメントのピッチは好ましくは中心線距離の０．１から１０倍の範囲であり、ピッチはスクリュープロファイルの１回完全回転のために必要な軸方向長さを意味すると考えられ、搬送エレメントの軸方向長さは好ましくはスクリュー直径の０．１から１０倍の範囲である。
【００７０】
混練エレメントは、スクリュープロファイルが混練ディスクの形で軸方向に不連続に延びている点で区別されることは公知である（例えば、［１］，ｐ．２２７−２４８を参照されたい）。混練ディスクは左回りまたは右回りに、或いは中立に配置され得る。混練ディスクの軸方向長さは好ましくは中心距離の０．０５から１０倍の範囲である。２つの隣接する混練ディスク間の距離は好ましくはスクリュー直径の０．００２から０．１倍の範囲である。
【００７１】
公知のように（例えば、［１］，ｐ．２２７−２４８を参照されたい）、混合エレメントはスクリュー歯先に開口部を有する搬送エレメントを組み立てることにより形成される。混合エレメントは左回りでも右回りでもよい。ピッチは好ましくは中心線距離の０．１から１０倍の範囲であり、エレメントの軸方向長さは好ましくは中心線距離の０．１から１０倍の範囲である。開口部は好ましくはＵ型またはＶ型溝の形態であり、反搬送方向にまたは軸に平行に配置されていることが好ましい。
【００７２】
本発明のスクリューエレメントを好ましくはコンピューターを用いて、上記した設計要件を考慮して設計したら、このスクリューエレメントを例えばフライス盤を用いて作製し得る。スクリューエレメントを作製するために好ましい材料は鉄鋼（特に、窒化鋼、クロム鋼、工具鋼及び特殊鋼）、並びに鉄、ニッケルまたはコバルトを主成分とし、粉末冶金により製造される金属複合材料である。
【００７３】
当業者は、完全セルフワイピングするスクリュープロファイルを直接二軸押出機に使用できないことを周知している。代わりに、スクリュー間にクリアランスが必要である。このための各種戦略が［１］のｐ．２８以降に記載されている。本発明のスクリューエレメントのスクリュープロファイルの場合、スクリュープロファイルの直径に対して０．００１から０．１の範囲、好ましくは０．００２から０．０５の範囲、特に好ましくは０．００４から０．０２の範囲のクリアランスを使用する。当業者には公知のように、クリアランスはスクリューとバレル間及びスクリュー間の寸法と同一でも異なっていてもよい。クリアランスは一定であっても、または指定されている範囲で変更させてもよい。また、スクリュープロファイルをクリアランス内で移動させることもできる。可能なクリアランス戦略は、いずれもが当業者に公知である中心線距離拡大、縦方向断面オフセット及び三次元オフセットといった［１］のｐ．２８以降に記載されている実現可能手段である。中心線距離拡大の場合、比較的小さい直径を有するスクリュープロファイルを作成し、スクリュー間のクリアランスの量だけ離間させる。縦方向断面オフセット方法の場合、縦方向断面プロファイル曲線（軸に対して平行）はスクリュー−スクリュークリアランスの半分だけ内側に変位させる。三次元オフセット方法の場合、スクリューエレメントを相互にクリーニングする三次元的曲線から出発して、スクリューエレメントの大きさを完全セルフワイピングプロファイルの面に対して垂直の方向にスクリュー−スクリュークリアランスの半分だけ小さくする。縦方向断面及び三次元オフセット方法が好ましく、三次元オフセット方法が特に好ましい。
【００７４】
本発明のスクリュープロファイルはＰＣＴ／ＥＰ２００９／００３５４９に記載されている方法を用いて作成され得る。
【００７５】
本発明は更に、本発明のスクリューエレメントの多軸押出機における使用を提供する。本発明のスクリューエレメントを二軸押出機において使用することが好ましい。スクリューエレメントを混練、混合または搬送エレメントの形態で多軸押出機中に存在させてもよい。また、混練、混合及び搬送エレメントを１つの押出機中に互いに組み合わせることも可能である。本発明のスクリューエレメントを例えば従来技術に従って公知の他のスクリューエレメントと組み合わせてもよい。
【００７６】
本発明は更に、本発明のスクリューエレメントを用いる二軸または多軸押出機におけるプラスチック組成物の押出し方法を提供し、この方法は、１対のスクリューエレメントの歯先角の合計は
【００７７】
【数１０】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする。
【００７８】
本発明に従って生成物を優しく処理しながら同時に非常に効率的に押出され得るプラスチック組成物は、例えば懸濁液、ペースト、ガラス、セラミック組成物、メルト形態の金属、プラスチック、プラスチックメルト、ポリマー溶液、エラストマー及びゴム組成物である。
【００７９】
プラスチック及びポリマー溶液が好ましく使用され、特に好ましくは熱可塑性ポリマーが使用される。好ましい熱可塑性ポリマーは、好ましく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及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、ポリエチレン及びポリプロピレン）、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー（特に、ポリスチレン）及びスチレンコポリマー（特に、スチレン−アクリロニトリルコポリマー）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー及びポリ塩化ビニルのシリーズの少なくとも１つである。リストされているプラスチックのブレンドも同様に好ましく使用され、これらは当業者により２つ以上のプラスチックの組合せであると理解される。
【００８０】
更に好ましい供給材料はエラストマーである。好ましいエラスマーは、好ましくはスチレン−ブタジエンゴム、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、水素化ニトリルゴム、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、グッタペルカ、アクリレートゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴムのシリーズの少なくとも１つである。勿論、リストされているゴムの２つ以上の組合せ、または１つ以上のゴムと１つ以上のプラスチックの組合せも可能である。
【００８１】
熱可塑性樹脂及びエラストマーは純粋な形態で、或いは充填剤及び補強材（特に、ガラス繊維）との混合物として、相互または他のポリマーとの混合物として、または慣用されているポリマー添加剤との混合物として使用され得る。
【００８２】
１つの好ましい実施形態において、プラスチック組成物、特にポリマーメルト及びポリマーメルトの混合物に添加剤が混合されている。添加剤をポリマーと一緒に押出機中に固体、液体または溶液として導入しても、或いは添加剤の少なくとも一部または添加剤の全部を側流を介して押出機に供給してもよい。
【００８３】
添加剤はポリマーに対して多くの各種特性を付与し得る。添加剤は、例えば着色剤、顔料、加工助剤、充填剤、抗酸化剤、補強材、ＵＶ吸収剤及び光安定化剤、金属失活剤、ペルオキシドスカベンジャー、基本的安定化剤、核剤、安定化剤または抗酸化剤としてのベンゾフラン及びインドリノン、離型剤、難燃剤、静電防止剤、染料及びメルト安定化剤であり得る。充填剤及び補強材の例はカーボンブラック、ガラス繊維、クレー、マイカ、黒鉛繊維、二酸化チタン、炭素繊維、カーボンナノチューブ、イオン性液体及び天然繊維である。
【００８４】
以下、本発明を一例として図を参照してより詳細に説明するが、これらに限定されない。
【００８５】
以下の用語が図面中で使用れている。
・寸法はすべて中心線距離ａに対して正規化されている。正規化した寸法を大文字で示す。例えば、正規化した外半径：ＲＡ＝ｒａ／ａ。
・角度はラジアンで表示する。
・Ｍｘ及びＭｙは、起点がスクリュープロファイルの回転点に位置決めされている座標の直交座標中のプロファイル作成円形弧の円中心点のｘ及びｙ座標である。
・半径ｒ＝ｒａを有する円形弧を「１」と呼ぶ。スクリュー歯先の輪郭を規定する。
・半径ｒ＝ｒｉを有する円形弧を「１’」と呼ぶ。スクリュープロファイルの溝ゾーンの輪郭を規定する。
・円形弧「２」と「２’」、「３」と「３’」等はスクリュープロファイルのフランクを規定する。
・Ｒは中心線距離ａに対して正規化した半径であり、αは円形弧の弧角度である。
・更なる略語：ＲＧ＝正規化したバレル半径、ＲＶ＝正規化した仮想バレル半径、ＲＡ＝完全セルフワイピングプロファイルの正規化した外半径、ＲＦ＝作製しようとするスクリューの正規化した外半径、Ｓ＝スクリューの相互に対する正規化したクリアランス（間隙）、Ｄ＝バレルに対するスクリューの正規化したクリアランス、ＶＰＲ＝プロファイル変位の正規化した量、ＶＰＷ＝ラジアンで表示したプロファイル変位の角度、ＶＬＲ＝左ねじ変位の正規化した量、ＶＬＷ＝左ねじ変位の角度、ＶＲＲ＝右ねじ変位の正規化した量、ＶＲＷ＝右ねじ変位の角度。
【００８６】
図１ａから１ｄはそれぞれ［１］に記載されている従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【００８７】
座標原点は回転点を示す。円形弧１、２、２’及び１’はスクリュープロファイルの半分を形成する。他の半分は、図示したプロファイルを回転点を通っている水平直線でミラーリングすることにより得られる。図示されていない第２スクリューのスクリュープロファイルは、図示し、ミラーリングしたスクリュープロファイルを回転点を通っている水平直線に沿って量Ａ（正規化した中心線距離）だけ変位させることにより得られる。円形弧２’が描かれている円形弧２に対する描かれる円形弧であるように、円形弧１’は更に描かれている円形弧１に対する描かれる円形弧である。
【００８８】
円形弧の中心点を小円で示す。円形弧の中心点は、関係する円形弧の起点及び終点を有する細い連続線により接続されている。スクリュープロファイルの外側には、外側スクリュー半径が細い波線で示されている。
【００８９】
図１ａから１ｄにおいて、正規化した外半径ＲＡは 平切りプロファイル（図ａ）から深切りプロファイル（図１ｄ）に変化して徐々に拡大する。
【００９０】
円形弧「１」はそれぞれスクリュー歯先の半分に相当し、関連する角度α１は半分の歯先角である。［１］に従う設計では、α１は大きさ
【００９１】
【数１１】
を有し、２つのスクリューの歯先角の合計は
【００９２】
【数１２】
になる。図１ｃにおいて、半分の歯先角は例えば５２．５°になり、両スクリューの歯先角のすべての合計は２１０°になる。
【００９３】
図２ａ、２ｂ、２ｄ及び２ｅは、小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。軸対称の完全プロファイルは、図示した部分プロファイルを中心点を通る水平直線でミラーリングすることにより作成され得る。第２スクリューのプロファイルは図示し、ミラーリングしたプロファイルを回転点を通っている水平直線に沿って量Ａだけ変位させることにより作成され得る。円形弧２’及び３’が描かれている円形弧２及び３に対する描かれる円形弧であるように、円形弧１’は更に描かれている円形弧１に対する描かれる円形弧である。
【００９４】
図１ｃにおけるように比ＲＡは値０．６３を有しているが、半歯先角α１は１５°に減り、両スクリューの歯先角のすべての合計は６０°に減る。図２ａから図２ｄにおいて、エッジがスクリュー歯先とフランク間の遷移時に生じ、Ｒ２に対応する半径Ｒ２’が最大値Ｒ２’＝Ａと仮定するようにそれぞれ半径Ｒ２＝０を選択した。これらの図において、半径Ｒ３はＲ３＝０．９１５（図２ａ）とＲ３＝０．５５２３（図２ｅ）の間で変化した。図２ａから２ｅは、所与の歯先角及び所与の比ＲＡで角のあるプロファイル（図２ａ）から非常に丸いプロファイル（図２ｅ）の範囲の設計を包含する本発明の設計の変化の可能性を示している。図２ｃは、所与の歯先角及び所与の比ＲＡで更に変化する可能性がないＵＳ ３，９００，１８７の開示内容に従う設計を示している。ＵＳ ３，９００，１８７によれば、スクリュー歯先に隣接するフランク円の中心点（図２中、円“３”）は回転点を通っているプロファイルの対称軸（図２中、ｙ座標軸）に対して垂直上にある。スクリュープロファイルのフランクに対する接線とスクリュー歯先とフランク間の遷移点でのバレル円に対する接線との間のかみ角がＲ３の変化により図２ａから２ｅにおいてどのように影響されるかに注目されたい。プロセス要件に応じて、本発明に従って図２ｅに示すようにスクリューが回転すると加工しようとする材料がスクリュー歯先とハウジング壁間の間隙にかなり引っ張られる非常に鋭い角度を有する設計からスクリューフランクにより材料を大部分その前に押し出す大きなかみ角を有する設計の範囲で選択することができる。
【００９５】
図２ｆから２ｊは、例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【００９６】
図３ａから３ｄは、ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。スクリュー歯先からフランクへの遷移は、図３ａから３ｄにおいて０以外の半径Ｒ２を選択することにより丸くなる。一方、半径Ｒ３は、対応する半径Ｒ３’が消えるように最大Ａに等しいＲ３を選択した。こうすると、スクリュープロファイルのフランクにエッジが生ずるが、このエッジはバレルからかなり離れた距離で回転する。図３ａから３ｄは、このエッジの顕著さの可能な変化を示している。小さい歯先角α１及び大きいフランク角α３を選択するとエッジは非常に顕著であり（図３ｄ）であり、大きい歯先角α１及び小さいフランク角α３を選択すると僅かしか顕著でない（図３ａ）。
【００９７】
図４ａから４ｄは、キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。図３ａから３ｄと同様に、半歯先角α１は図４ａの４７．６°から図４ｄの１１．９°に変化した。フランク半径は、Ｒ２＝０．１２５及びＲ３＝０．７５として選択した。歯先幅を変化させると、いろいろなスクリュープロファイルが生じ、顕著な高剪断及び低剪断ゾーン（図４ａ）からプロファイルの周辺で剪断率が均一に分布しているプロファイル（図４ｄ）に及ぶ。
【００９８】
図５ａから５ｃは、本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。２つのスクリューの回転点がＸ軸上にあるならば、固定された回転点を維持しながらプロファイルをバレル半径内でｘ軸方向に変位させ得る。こうすると、スクリュープロファイルの完全手動クリーニングが維持される。図５ａは、２３．８°の半歯先角α１、Ｒ２＝０．２５及びＲ３＝０．７５のフランク半径を有する出発プロファイルを示している。図５ｂにおいて、プロファイルは負のｘ軸方向に変位している。ここで、バレルボアは大きく広がった間隙でクリーニングされる。その結果、スクリュー先端とバレル間の高剪断ゾーンはもはや存在しない。図５ｃは、プロファイルの最大の可能性ある変位を示す。元のプロファイルのスクリュー底または溝はスクリュー歯先の機能を仮定し、またはその逆である。
【００９９】
本発明のスクリューエレメントの１つの特定実施形態を一例として図６ａから６ｄに示す。図示したスクリュープロファイルは、図５ａに示す部分プロファイルから回転点を通っている水平直線でミラーリングすることにより作成され得る。第２スクリューのプロファイルは、対称軸に沿って量Ａだけ変位させた第１スクリューのプロファイルに対応している。
【０１００】
この実施形態は、バレルボアがスクリュープロファイルの外半径ＲＡ＝０．５８よりも大きい正規化半径Ｒ＝０．６３で構成されることを特徴とする。スクリュープロファイルはバレルボアの中心点に対して二つ一組で変位している。しかしながら、（小円で示す）中心点はバレルボアの中心にとどまっている。こうして、偏心回転するスクリューエレメントが作製される。バレルボア内での変位は自由に選択され得る。図６ａから６ｄは、１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【０１０１】
明細書は今まで完全にセルフワイピングするスクリュープロファイルに関する。しかしながら、工業的に組み立てられる機械では、完全セルフワイピング形状寸法から正確に規定された間隙がクリーニング中維持される程度まで外れていなければならない。このことは、金属「フレッティング」を防止するために、製造許容を補償するために、間隙中に過剰にエネルギーが散逸するのを避けるために必要である。均一の間隙を生じさせるために可能な戦略はいろいろある。最も普及しているのは、機械中の縦方向断面にわたり等距離にある間隙を生じさせることである。対応するスクリュープロファイルの作成方法は［１］のｐ．１０３以降に記載されている。
【０１０２】
図７ａから７ｄは、間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。図７ａにおいて、スクリューの手動クリーニング時に中心線距離に対して正規化した間隙Ｓはバレルのクリーニング時正規化した間隙Ｄと同一であるように選択した。図７ｂでは間隙ＳはＤより小さく、図７ｃ及び７ｄでは逆にＤはＳより小さい。
【０１０３】
図８ａから８ｄは、本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。図８ａから８ｄのプロファイルは図７ｄのプロファイルと同一である。変位はスクリューエレメントの回転点を通っている直線に対して図８ａでは０°の角度、図８ｂでは６０°の角度、図８ｃでは１２０°の角度、図８ｄでは１８０°の角度だけ進める。図８ａから８ｄは、両スクリューが同一変位ベクターだけ変位されている例を示す。原則、両スクリューをクリアラン内で異なるベクターだけ変位させることも可能である。この場合、スクリューの１つの回転で変化する間隙で相互にクリーニングするプロファイルが得られる。
【０１０４】
公知のように、１対のプロファイルの搬送作用は、プロファイルを連続的に軸方向にらせん回転させることにより生ずる。こうして、搬送ねじが得られる。図９ａは、本発明の搬送ねじ山の縦断面図を一例として示す。
【０１０５】
搬送ねじ山に比して高い分散能力を有する混練エレメントは、セルフクリーニングプロファイルプリズムディスクを軸上に相互に偏らせて配置することにより得られる。図９ｂは、６０°のオフセット角で軸上に配置されている７つの混練ディスクを有する混練エレメントの例を示す。
【０１０６】
例外なく、これらの図は対称スクリュープロファイルを示している。しかしながら、非対称スクリュープロファイルを作成することも可能である。このことは、ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００３５４９に詳細に説明されている。例えば、図２ａ及び２ｂに示したスクリュープロファイルの半分を、例えば図２ｂに示したプロファイルをｘ軸でミラーリングし、ミラーリングした部分で図２ａのプロファイルの欠けている部分を完成させることにより合わせて、非対称スクリュープロファイルを形成し得る。
【０１０７】
これらの図では、描かれているまたは描かれるスクリュープロファイルを説明するために最高１２個の円形弧を使用している。しかしながら、本発明の方法は決して最高１２個の円形弧に限定されない。代わりに、スクリュープロファイルを描くために所望するだけ多くの円形弧が使用され得る。特に、円形弧から作られず、よってセルフクリーニング性でないスクリュープロファイルは、十分に多数の円形弧により所望の正確度で近似させることができる。
【０１０８】
縦断面プロファイルは、スクリューの断面プロファイルから計算され得る。スクリュープロファイルの各円形弧を陽関数を用いて当該円形弧に属する縦断面の部分を計算するために使用することが好ましい。
【０１０９】
スクリュープロファイルの円形弧の点の回転軸からの距離ａは、第１ステップでスクリュープロファイルの平面にあり、スクリュープロファイルの回転点を通り、その方位が角度ρにより規定されることにより特徴づけられる直線ｇとその半径ｒ及び中心点の位置（Ｍｓ，Ｍｙ）により特徴づけられる円形弧ｋｂとの交差点（Ｓｘ，Ｓｙ）を測定することにより計算される。第２ステップで、交差点（Ｓｘ，Ｓｙ）のスクリュープロファイルの回転点からの距離を計算する。直線と円形弧の交差点の計算は陽関数により表され得る。同じことが距離計算に当てはまる。従って、ｓ＝ｓ（ρ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）が距離に対して当てはまる。スクリューエレメントの公知のピッチｔを仮定すると、角度ρは、ｓ＝（ｚ ａｘ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）＝ｓ（ρ／２π＊ｔ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）が距離に当てはまるようにρ／２π＊ｔにより軸位置ｚ ａｘに変換され得る。関数ｓ（ｚ ａｘ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）はスクリュープロファイルの円形弧に対する所望の縦断面を示す。
【０１１０】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルを設計し得る方法を一例として以下に記載する。
【０１１１】
描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの回転軸間の選択可能な中心線距離を有する密接に噛み合い、セルフクリーニングし、同方向に回転するスクリュープロファイルを描くための方法は、描かれているスクリュープロファイルがｎ個の円形弧から形成され、描かれるスクリュープロファイルはｎ’個の円形弧から形成されることを特徴とし、
−描かれているスクリュープロファイル及び描かれるスクリュープロファイルは１つの平面にある；
−描かれているスクリュープロファイルの回転軸及び描かれるスクリュープロファイルの回転軸はそれぞれスクリュープロファイルの前記平面に対して垂直であり、描かれているスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれているスクリュープロファイルの回転点として称され、描かれるスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれるスクリュープロファイルの回転点として称される、
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数ｎ（ここで、ｎは１以上の整数である）を選択する、
−描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａ（ここで、ｒａは０以上（ｒａ＞０）且つ中心線距離以下（ｒａ≦ａ）である値を仮定し得る）を選択する、
−描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ（ここで、ｒｉは０以上（ｒｉ≧０）且つｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）である値を仮定し得る）を選択する、
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧は、以下の配置規則：
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧のすべてが連続する凸状スクリュープロファイルが得られるように相互に接線方向で合流し、半径が０に等しい円形弧を好ましくは半径がｅｐｓ（ここで、ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数（ｅｐｓ≪１，ｅｐｓ→０）である）に等しい円形弧として処理する；
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧の各々は外半径ｒａ及びコア半径ｒｉを有し、その中心点が描かれているスクリュープロファイルの回転点上にある円形環の内側またはその境界線上にある；
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａに接する；
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉに接する；
に従って描かれているスクリュープロファイルの回転軸の周りに時計方向または反時計方向に配置される；
−角度α１及び半径ｒ１により確定される描かれているスクリュープロファイルの第１円形弧の大きさは、ラジアンで表示される角度α１が０以上且つ２π（ここで、πは円周率（π≒３．１４１５９）であることを意味するように考えられなければならない）以下であり、半径ｒ１が０以上且つ中心線距離ａ以下であるように選択され、描かれているスクリュープロファイルの第１円形弧の２つの異なるポイントを位置づけることにより得られる第１円形弧の位置は上記配置規則に従って確定され、この第１円形弧の位置づけられる第１点は好ましくはこの第１円形弧に属する起点であり、この第１円形弧の位置づけられる第２点は好ましくは第１円形弧に属する中心点である、
−角度α２、…、αｎ−１及び半径ｒ２、…、ｒｎ−１により確定される描かれているスクリュープロファイルの更なるｎ−２個の円形弧の大きさは、ラジアンで表示される角度α２、…、αｎ−１が０以上且つ２π以下であり、半径ｒ２、…、ｒｎ−１が０以上且つ中心線距離ａ以下であるように選択され、描かれているスクリュープロファイルのこれらの更なるｎ−２個の円形弧の位置は上記配置規則に従って確定される、
−角度αｎ及び半径ｒｎにより確定される描かれているスクリュープロファイルの最後の円形弧の大きさは、描かれているスクリュープロファイルのｎ個の円形弧のラジアンで表示されるｎ個の角度の合計は２πに等しく、ラジアンで表示される角度 ｎは０以上且つ２π以下であり、半径ｒｎは描かれているスクリュープロファイルに近似しており、半径ｒｎは０以上且つ中心線距離ａ以下であり、描かれているスクリュープロファイルのこの最後の円形弧の位置は上記配置規則に従って確定される、
−描かれるスクリュープロファイルのｎ’個の円形弧は描かれているスクリュープロファイルのｎ弧の円形弧から
・描かれるスクリュープロファイルの円形弧の数ｎ’（ここで、ｎ’は整数である）は描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数ｎに等しい；
・描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離とコア半径ｒｉの差（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）に等しい；
・描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離と外半径ｒａの差（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）に等しい；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の角度αｉ’は描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の角度αｉに等しく、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧ｎまたはｎ’の数の範囲のすべての値を共に通る整数である（α１’＝α１，…，αｎ’＝αｎ）；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の半径ｒｉ’と描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の半径ｒｉの合計は中心線距離ａに等しく、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である（ｒ１’＋ｒ１＝ａ，…，ｒｎ’＋ｒｎ＝ａ）；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の中心点は描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点からの距離（この距離は中心線距離ａに等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の中心点は描かれるスクリュープロファイルの回転点からの距離（この距離は描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点の描かれているスクリュープロファイルの回転点からの距離に等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の中心点と描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点間の接続線は描かれるスクリュープロファイルの回転点と描かれているスクリュープロファイルの回転点間の接続線に平行な線であり、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である（ｉ’＝ｉ）；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の起点は、描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の起点の描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点に対する方向と反対にある描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の弧の中心点に対する方向にあり、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
得られる。
【０１１２】
本発明によれば、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの円形弧は、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計が
【０１１３】
【数１３】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないように相互に選択され、または改変されなければならない。
【０１１４】
平滑で密接に噛み合うセルフクリーニングの同方向に回転するスクリュープロファイルを作成するための記載されている方法から、描かれるスクリュープロファイルは、
−描かれるスクリュープロファイルが連続である；
−描かれるスクリュープロファイルが凸状である；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の各々が描かれるスクリュープロファイルの次の円形弧に接線方向で合流し、その半径が０に等しい円形弧を好ましくはその半径がｅｐｓ（ここで、ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数（ｅｐｓ≪１，ｅｐｓ→０）である）に等しい円形弧として処理する；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の各々が外半径ｒａ’及びコア半径ｒｉ’を有する円形環の範囲内またはその境界線上にあり、前記円形環の中心点は描かれるスクリュープロファイルの回転点上にある；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’と接している；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’と接している；
という結果になる。
【０１１５】
更に、平滑で密接に噛み合うセルフクリーニングの同方向に回転するスクリュープロファイルを作成するための上記方法から、描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉが描かれているスクリュープロファイルの中心線距離ａと外半径ｒａの差（ｒｉ＝ａ−ｒａ）に等しい場合のみ、描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａに等しく、描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉに等しいという結果になる。
【０１１６】
描かれているスクリュープロファイルが半径ｒｉ＝０を有する円形弧を有しているならば、スクリュープロファイルは円形弧の位置にキンクを有し、そのキンクの大きさは角度αｉにより特徴づけられる。描かれるスクリュープロファイルが半径ｒｉ’＝０を有する円形弧を有しているならば、スクリュープロファイルは円形弧の位置にキンクを有し、そのキンクの大きさは角度αｉ’により特徴づけられる。
【０１１７】
平滑で密接に噛み合うセルフクリーニングの同方向に回転するスクリュープロファイルを作成するための上記方法は、更に三角定規とコンパスを用いるだけで実施され得る点で区別される。よって、描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧と（ｉ＋１）番目の円形弧間の接線方向遷移はｉ番目の円形弧の終点の周りに半径ｒｉ＋１の円を描くことにより設計され、描かれているスクリュープロファイルの回転点のより近くに位置決めされるこの弧とｉ番目の円形弧の中心点及び終点により規定される直線との交差点は（ｉ＋１）番目の円形弧の中心点である。実際には、三角定規とコンパスの代わりに、スクリュープロファイルを設計するためにコンピューターソフトウェアを使用する。
【０１１８】
一般的方法を用いて描いたスクリュープロファイルはねじ山の数ｚと無関係である。
【０１１９】
描かれるスクリュープロファイルは、描かれているスクリュープロファイルと異なっていてもよい。当業者は説明から上記方法が異なる数のねじ山を有するスクリューエレメント間の遷移エレメントを作製するために特に適している。ｚ個のねじ山のスクリュープロファイルに基づいて、ｚと異なるねじ山の数ｚ’を有するスクリュープロファイルが最終的に得られるように描かれている及び描かれるスクリュープロファイルを段階的に変化させることができる。この点で、遷移中円形弧の数を減らしたり増やしたりすることができる。
【０１２０】
対称プロファイルの場合、上記方法はスクリュープロファイルの一部のみを設計し、設計した部分から対称操作により欠けている部分を描くことにより単純化され得る。このことはＰＣＴ／ＥＰ２００９／００３５４９に詳細に記載されている。
【０１２１】
スクリュープロファイルの作成方法をコンピューターを用いて実施することが推奨される。その後、スクリューエレメントの大きさをスクリューエレメントを作製するためのＣＡＤフライス盤に供給し得る形で存在させる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で完全セルフワイピングするスクリューを有する多軸押出機用スクリューエレメント、前記スクリューエレメントの多軸押出機における使用、及びプラスチック組成物の押出し方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローターが完全セルフワイピングする同方向に共回転する二軸または多軸押出機は長年公知である（例えば、ＤＰ ８６２ ６６８を参照されたい）。完全セルフワイピングするプロファイルの原理に基づく押出機はポリマー製造及び加工において多種多様に利用されてきた。これは主に、ポリマーメルトが一般的な加工温度で表面に付着し、経時的に分解するが、これが完全セルフワイピングスクリューのセルフクリーニング作用により防止されるという事実の結果である。完全セルフワイピングスクリュープロファイルを作成するための規則は、例えば［１］（［１］＝Ｋｌｅｍｅｎｓ Ｋｏｈｌｇｒｕｂｅｒ：Ｄｅｒ ｇｌｅｉｃｈａｕｆｉｇｅ Ｄｏｐｐｅｌｓｃｈｎｅｃｋｅｎｅｘｔｒｕｄｅｒ［Ｔｈｅ ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ ｅｌｅｍｅｎｔ］，Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｍｕｎｉｃｈ ２００７，ｐ．９６以降）に記述されている。この文献には、二軸押出機の１番目のスクリューの所定のスクリュープロファイルがどのように二軸押出機の２番目のスクリューのスクリュープロファイルを決定するかも記載されている。従って、二軸押出機の１番目のスクリューのスクリュープロファイルは描かれているスクリュープロファイルとして公知である。二軸押出機の２番目のスクリューのスクリュープロファイルは二軸押出機の１番目のスクリューのスクリュープロファイルに続き、従って描かれるスクリュープロファイルとして公知である。多軸押出機の場合、隣接するスクリューは常に描かれているスクリュープロファイル及び描かれるスクリュープロファイルを有するように交互に配置されている。
【０００３】
現在の二軸押出機は、各種スクリューエレメントがコア軸上に取り付けられている構成ブロックシステムを有している。こうして、当業者は二軸押出機を進行中の特定のタスクに改変し得る。
【０００４】
プラスチック組成物は変形可能な組成物を意味すると考えられる。プラスチック組成物の例はポリマーメルト（特に、熱可塑性樹脂のメルト）、エラストマー、ポリマーメルトの混合物、または固体、液体または気体を含むポリマーメルトの分散物である。
【０００５】
プラスチック組成物の押出しは、特にポリマーの製造、コンパウンディンク及び加工において重要な役割を発揮する。押出しは、［１］に概説されているように同方向に回転する二軸または多軸押出機における物質または物質の混合物の処理を意味すると考えられる。
【０００６】
ポリマー製造中、押出しは例えばポリマーを脱気するために実施される（例えば、［１］のｐ．１９１−２１２を参照されたい）。
【０００７】
ポリマーコンパウンディング中、押出しは例えば添加剤を配合するために、または例えば化学組成、分子量または分子構造が異なる各種ポリマーを混合するために実施される（例えば、［１］のｐ．５９−９３を参照されたい）。コンパウンディングは、通常可塑化されているプラスチック原料を用い、充填剤及び／または補強材、可塑剤、結合剤、スリップ剤、安定化剤、着色剤等を添加し、配合してポリマーを最終プラスック成形組成物（または、コンパウンド）に変換することを含む。コンパウンディングはしばしば揮発性成分（例えば、空気及び水）の除去をも含む。コンパウンディングは化学反応（例えば、グラフト化、官能基の修飾、または分子量を慎重に増加または減少させることによる分子量の修飾）をも含み得る。
【０００８】
ポリマー加工中にポリマーを半完成製品、すぐ使用できる製品またはコンポーネントに変換することが好ましい。加工は、例えば射出成形、押出し、インフレーション、カレンダリングまたはスピニングにより起こり得る。加工は、ポリマーの充填剤、補助物質及び添加剤との混合、及び化学的修飾（例えば、加硫）をも含み得る。
【０００９】
押出し中のプラスチック組成物の処理は、１つ以上の操作、すなわち搬送、溶融、分散、混合、脱気及び圧力発生を含む。
【００１０】
一般的に公知であり、例えば［１］のｐ．１６９−１９０に記載されているように、混合は分配及び分散混合に分けられ得る。分配混合は、各種成分の所定容量での均一分配を意味すると考えられる。分配分布は、例えば類似のまたは手動で相容性のポリマーを混合するときに生ずる。分散混合では、固体粒子、流滴または気泡がまず細分される。細分は、例えばポリマーメルトと添加剤間の界面での表面張力を解消するのに十分に大きい剪断力を伴う。
【００１１】
メルト搬送及び圧力発生は刊行物［１］のｐ．７３以降に記載されている。押出機スクリュー中のメルト搬送ゾーンは生成物を１つの加工ゾーンから次のゾーンに輸送し、充填剤を取り入れるように働く。メルト搬送ゾーンは通常、例えば生成物を１つの加工ゾーンから次のゾーンに輸送している間、脱気している間及び保持ゾーンにおいて部分的に満たされる。搬送のために必要なエネルギーは散逸し、不利なことにポリマーメルトの温度上昇が見られる。従って、搬送ゾーンにおいて使用されるスクリューエレメントはできるだけ最小量のエネルギーしか散逸しないものでなければならない。１×押出機バレル直径Ｄのピッチを有するねじエレメントは単純なメルト搬送のために慣用されている［１］。
【００１２】
押出機内の圧力消費者（例えば、逆方向搬送エレメント、混合エレメント、逆方向搬送または中立混練ブロック）の上流に、押出機の外側の圧力消費者（例えば、ダイプレート、押出しダイ及びメルトフィルター）の上流に、搬送を完全に満ちた状態で実施し、圧力消費者を解消するために圧力を発生させなければならない背圧ゾーンが押出機内に形成されている。メルトを出力させるために必要な圧力を発生させる押出機の圧力発生ゾーンは計量ゾーンとして公知である。ポリマーメルトに導入されるエネルギーは圧力発生のため及びメルトを搬送するための効果的なパワー及び不利なことにメルトの温度上昇により明らかとなるパワーの散逸に分けられる。圧力発生ゾーンではメルトの激しい還流がスクリュー歯先全体で生じ、よってエネルギー入力が多くなる［１］。従って、圧力発生ゾーンにおいて使用されるスクリューエレメントはできるだけ最小量のエネルギーしか散逸しないものでなければならない。
【００１３】
更に、当業者は、公知のＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルを有する二条ねじ搬送エレメントの圧力発生中の効率が約１０％であることを周知している（［１］のｐ．１２９−１４６）。１０００ｋｇ／ｍ２のメルト密度及び２０００Ｊ／ｋｇ／Ｋのメルトの熱容量での５０バールの圧力上昇は１０％の効率で２５Ｋの温度上昇を生ずる（［１］のｐ．１２０）。この加熱により、臭い、色、化学組成または分子量が変化するように生成物が害され、またはゲル粒子または夾雑物のように生成物中にむらが形成される恐れがある。
【００１４】
ポリエチレン及びポリエチレンコポリマーを押出すとき、温度が過度に高いと分子量、分岐及び架橋が増える。更に、ポリエチレン及びポリエチレンコポリマーは当業者公知の（［２］Ｈｅｐｐｅｒｌｅ，Ｊ．；Ｓｃｈａｄｉｇｕｎｇｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｅｎ ｂｅｉ Ｐｏｌｙｍｅｒｎ［Ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒｓ］，Ｐｏｌｙｍｅｒａｕｆｂｅｒｅｉｔｕｎｇ ２００２，ＶＤＩ−Ｋ，ＶＤＩ−Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ；［３］Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．：Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ，１９９７；［４］Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂａｃｈ，Ｋ．ら；Ａｎｔｉｏｘｉａｎｔｓ，Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．編：Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｈａｎｓｅｒ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００１；［５］Ｃｈｅｎｇ，Ｈ．Ｎ．，Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ，Ｆ．Ｃ．，Ｂｏｖｅｙ，Ｆ．Ａ．：１３Ｃ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，９（１９７９）ｐ．３６３−３６５）自己酸化サイクルにおいて大気酸素と反応して、臭いが強く、よって分裂した低分子量成分（例えば、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、ヒドロペルオキシド、エステル、ラクトン及びアルコール）が形成される。
【００１５】
ポリエチレン及び酢酸ビニルを主成分とするコポリマーを押出すとき、温度が過度に高いと更に臭いが強い腐食性酢酸が形成される。
【００１６】
ポリプロピレン及びポリプロピレンコポリマーを押出すとき、温度が過度に高いと分子量が低下する。ポリプロピレン及びポリプロピレンコポリマーは更に自己酸化サイクルにおいて大気酸素と反応して、臭いが強く、よって分裂した低分子量成分（例えば、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、ヒドロペルオキシド、エステル、ラクトン及びアルコール）が形成される。
【００１７】
ポリ塩化ビニルを押出すとき、温度が過度に高いと生成物が脱色し、腐食性のガス状塩化水素が脱離し、この塩化水素は更に塩化水素の脱離を触媒する。
【００１８】
ポリスチレンを押出すとき、温度が過度に高いと、分子量が低下し、対応して機械的特性が損なわれている有害なスチレン並びに二量体及び三量体スチレンが形成される。
【００１９】
ポリスチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）を押出すとき、熱ストレスに曝されると生成物は黄色になって透明性が低下し、また分子量が低下し、機械的特性が損なわれている発癌性モノマーのアクリロニトリル及びスチレンが形成される。
【００２０】
芳香族ポリカーボネートを押出すとき、過度の熱ストレスに曝されると、特に酸素の作用のために生成物は黄色になって透明性が低下し、特に水の作用のために分子量の低下を示す。高温に曝されるとビスフェノールＡのようなモノマーも解離する。
【００２１】
ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリトリメチレンテレフタレート）を押出すとき、過度の温度及び水の作用により分子量が低下し、分子中の末端基が置換される。これは、特にポリエチレンフレフタレートをリサイクルするとき厄介である。ポリエチレンテレフタレートは高温でアセトアルデヒドを脱離し、これにより例えば飲料水ボトルの内容物の臭いが変化する恐れがある。
【００２２】
ジエンゴム（特に、ブタジエンゴム）で衝撃性を付与した熱可塑性樹脂、特に耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）及び耐衝撃性ＳＡＮ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン，ＡＢＳ）を押出すとき、過度の温度により発癌性ブタジエン及びアクリロニトリル、及び有毒なビニルシクロヘキセンが脱離する。更に、ジエンゴムが架橋して、生成物の機械的特性が損なわれる。
【００２３】
ポリオキシメチレンを押出すとき、過度の温度により有毒なホルムアルデヒドが脱離する。
【００２４】
ポリアミド（例えば、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド４，６、ポリアミド１１及びポリアミド１２）を押出すとき、温度が過度に高いと生成物か脱色し、分子量が低下し、また特に水が存在するとモノマー及びダイマーが再形成され、その結果機械的特性が損なわれる。
【００２５】
熱可塑性ポリウレタンを押出すとき、温度が過度に高いとトランスウレタン化により分子構造が変化し、水が存在すると分子量が低下する。望ましくないことに、これらの両方が熱可塑性ポリウレタンの特性に悪影響を与える。
【００２６】
ポリメチルメタクリレートを押出すとき、過度の熱ストレスに曝されるとメチルメタクリレートが脱離し、分子量が低下し、その結果不愉快な臭いが生じ、機械的特性が損なわれる。
【００２７】
ポリフェニレンスルフィドを押出すとき、温度が過度に高いと硫黄含有有機及び無機化合物が脱離し、その結果不愉快な臭いが生じ、押出ダイを腐食させる恐れがある。低分子量オリゴマー及びモノマーも形成され、分子量が低下して、ポリフェニレンスルフィドの機械的特性が損なわれる。
【００２８】
ポリフェニレンスルホンを押出すとき、温度が過度に高いと、特に水が存在すると有機化合物が脱離する。分子量も低下し、その結果機械的特性が損なわれる。
【００２９】
ポリフェニレンエーテルを押出すとき、温度が過度に高いと分子量が低下した低分子量有機化合物が脱離する。これにより、生成物の機械的特性が損なわれる。
【００３０】
ジエンゴム（例えば、ポリブタジエン（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、合成ポリイソプレン（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリクロロプレン（ＣＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、部分水素化ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＨＭＢＲ）及びエチレン−プロピレン−ジエンコポリマー（ＥＰＤＭ））を押出すとき、温度が過度に高いと架橋によりゲルが形成され、そのためにそこから生成される成分の機械的特性が損なわれる。クロロ−及びブロモブチルゴムの場合、温度が高いと腐食性塩化水素または臭化水素ガスが脱離するおそれがあり、これらは更にポリマーの分解を触媒する。
【００３１】
押出中に温度が過度に高いと、加硫剤（例えば、硫黄及び過酸化物）を含有しているゴムコンパウンドが早期に加硫される。この結果、これらのゴムコンパウンドから生成物を生成することがもはやできない。
【００３２】
１つ以上のポリマーの混合物を過度の高温で押出すと、個々のポリマーの押出の欠点がそれぞれ生ずる。
【００３３】
二軸押出機へのエネルギー入力は、プロセスパラメーターの押出量及び回転速度により、生成物の材料特性により、使用するスクリューの形状寸法により決定される。
【００３４】
従来技術［１］（例えば、ｐ．１０１を参照されたい）によれば、完全セルフワイピングスクリューエレメントの形状寸法は、完全セルフワイピング輪郭のねじ山の数ｚ、中心線距離ａ及び外半径ｒａの独立変数を明示することにより規定される。従来技術によれば、プロファイルのすべての点がバレルをクリーニングする歯先角は取り扱う問題に対して調節可能であり、改変可能な変数ではなく、代わりに方程式１により得られる。
【００３５】
【数１】
上記数式中、ＫＷ０は完全セルフワイピングプロファイルのラジアンで表示される歯先角であり、πは円周率（π≒３．１４１５９）である。
【００３６】
従来技術によれば、エレメントの密接に噛み合う対の両エレメント全体の歯先角の合計ＳＫＷ０は、
【００３７】
【数２】
から必然的に得られる。
【００３８】
１つ以上のスクリューねじ山を有するスクリュープロファイルが作成され得る。正確に１つのスクリューねじ山を有する公知のスクリュープロファイルの圧力発生中の良好な搬送能力及び剛性は公知である。これらは狭い間隙を有するスクリューバレルをクリーニングする非常に広いスクリュー歯先を有している。当業者には、間隙が狭いためにスクリュー歯先の領域で特に大量のエネルギーがメルト中に散逸し、よって生成物が局所的に異常に過熱されることが公知である。この点で大きな歯先角は特に有害である。
【００３９】
従って、狭いスクリュー歯先しか有していない二条ねじスクリュープロファイルは主に従来技術の同方向に回転する二軸押出機に使用されている。しかしながら、これらは圧力発生の点で一条ねじスクリュープロファイルよりも余り効果的でない。
【００４０】
運転エネルギーは、エネルギー入力をコスト及び環境的理由で減らすことが望ましいように高グレードの電気エネルギーの形態で二軸押出機に供給される。更に、多くの過程で高いエネルギー入力は二軸押出機の可能な押出量、よって経済的実行可能性をも制限する。
【００４１】
ＵＳ ３，９００，１８７は、狭い歯先角を有する一条ねじスクリュープロファイルを記載している。十分に効果的な圧力発生を有しているならば、前記スクリュープロファイルを有するスクリューエレメントの剪断作用は他の公知の一条ねじスクリューエレメントよりも低い。しかしながら、ＵＳ ３，９００，１８７は、スクリュー歯先に隣接するプロファイルフランクゾーンが円形弧により表わされる軸対称スクリュープロファイルの作成を開示しており、前記円形弧の中心点は回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にある。よって、ＵＳ ３，９００，１８７は特定の問題に対して個々に改変することができず、用途が限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献２】米国特許第３，９００，１８７号明細書
【非特許文献】
【００４３】
【非特許文献１】Ｋｌｅｍｅｎｓ Ｋｏｈｌｇｒｕｂｅｒ：Ｄｅｒ ｇｌｅｉｃｈａｕｆｉｇｅ Ｄｏｐｐｅｌｓｃｈｎｅｃｋｅｎｅｘｔｒｕｄｅｒ［Ｔｈｅ ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ ｅｌｅｍｅｎｔ］，Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｍｕｎｉｃｈ ２００７
【非特許文献２】Ｈｅｐｐｅｒｌｅ，Ｊ．；Ｓｃｈａｄｉｇｕｎｇｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｅｎ ｂｅｉ Ｐｏｌｙｍｅｒｎ［Ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒｓ］，Ｐｏｌｙｍｅｒａｕｆｂｅｒｅｉｔｕｎｇ ２００２，ＶＤＩ−Ｋ，ＶＤＩ−Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ
【非特許文献３】Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．：Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ，１９９７
【非特許文献４】Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂａｃｈ，Ｋ．ら；Ａｎｔｉｏｘｉａｎｔｓ，Ｚｗｅｉｆｅｌ，Ｈ．編：Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｈａｎｓｅｒ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００１
【非特許文献５】Ｃｈｅｎｇ，Ｈ．Ｎ．，Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ，Ｆ．Ｃ．，Ｂｏｖｅｙ，Ｆ．Ａ．：１３Ｃ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，９（１９７９）ｐ．３６３−３６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
従って、従来技術に基づいて、目的は、公知の一条ねじスクリューエレメントに匹敵する圧力を発生させるが、加工しようとする材料に対して少ない剪断しか与えず、よって生成物の品質を損なわないスクリューエレメントを提供することである。加工しようとするポリマーに対して回転剪断プロファイルにより加えられる剪断及び歪み応力を取り扱う特定問題に対して改変することができるようにできるだけ様々な方法で所望のスクリューエレメントが作製されなければならない。
【００４５】
驚くことに、上記目的を達成し得、対のエレメントの歯先角の合計が
【００４６】
【数３】
未満であり、軸対称スクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないスクリューエレメントが知見された。
【００４７】
従って、本発明は、二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で完全にセルフワイピングするスクリューを有し、それぞれ正確に１つのスクリューねじ山を有し、中心線距離ａ及び外半径ｒａを有する多軸押出機用スクリューエレメントを提供し、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は
【００４８】
【数４】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１ａ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図１ｂ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図１ｃ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図１ｄ】従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【図２ａ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｂ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｃ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｄ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｅ】小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。
【図２ｆ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｇ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｈ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｉ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図２ｊ】例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【図３ａ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図３ｂ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図３ｃ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図３ｄ】ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。
【図４ａ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図４ｂ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図４ｃ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図４ｄ】キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。
【図５ａ】本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。
【図５ｂ】本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。
【図５ｃ】本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。
【図６ａ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図６ｂ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図６ｃ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図６ｄ】１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【図７ａ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図７ｂ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図７ｃ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図７ｄ】間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。
【図８ａ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図８ｂ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図８ｃ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図８ｄ】本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。
【図９ａ】本発明の搬送ねじ山の縦断面図を一例として示す。
【図９ｂ】６０°のオフセット角で軸上に配置されている７つの混練ディスクを有する混練エレメントの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明のスクリューエレメントの断面プロファイル（以下、略してプロファイルまたはスクリュープロファイルと称する）は円形弧の配置により明白に描かれ得る。
【００５１】
本発明のスクリューエレメントのスクリュープロファイルは、好ましくは断面でｎ（ここで、ｎは４を超える整数である）個の円形弧から構成される。ｎ個の円形弧の各々は起点及び終点を有している。
【００５２】
各円形弧ｊ（ｊ＝１からｎ）の位置は、２つの異なる点を示すことにより明白に確定され得る。円形弧の位置を中心点及び起点または終点を示すことにより確定することが好都合である。個々の円形弧ｊの大きさは半径ｒｊ及び起点と終点の間の中心点の周りの角度αｊにより確定され、半径ｒｊは０以上且つスクリュー間の中心線距離ａ以下であり、ラジアンで表示される角度αｊは０以上且つ２π（ここで、πは円周率（π≒３．１４１５９））以下である。
【００５３】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルは１つ以上の「キンク」をも含み得る。キンクは便宜上半径ｒ＝０を有する円形弧として処理される。「キンクの大きさ」は半径ｒ＝０を有する円形弧の対応する角度により決定され、すなわちキンクでは半径ｒ＝０を有する第２円形弧の角度の周りを回転させることによる第１円形弧から第３円形弧への遷移がある。また、半径ｒ＝０を有する第２円形弧の中心点中の第１円形弧に対する接線は、第２円形弧の角度に対応する角度で第２円形弧の中心点中の第３円形弧に対する接線と交差する。第２円形弧を考慮して、すべての隣接円形弧（第１→第２→第３）は相互に接線方向で合流する。半径ｒ＝０を有する円形弧をｅｐｓ（ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数である（ｅｐｓ≪１，ｅｐｓ→０））に等しい半径を有する円形弧として処理することが好都合である。
【００５４】
本発明のプロファイルでは、円形弧は常にその起点及び終点で相互に接線方向で合流する。
【００５５】
外側スクリュー半径に等しいスクリュープロファイルのゾーンは歯先ゾーンとして公知である。コア半径に等しいスクリュープロファイルのゾーンは溝付きゾーンとして公知である。外側スクリュー半径よりも小さく且つコア半径よりも大きいスクリュープロファイルのゾーンはフランクゾーンとして公知である。
【００５６】
本発明のスクリューエレメントは、その断面で
−描かれているスクリュープロファイル及び描かれるスクリュープロファイルは１つの平面にある；
−距離ａ（中心線距離）での描かれているスクリュープロファイルの回転軸及び描かれるスクリュープロファイルの回転軸はそれぞれスクリュープロファイルの前記平面に対して垂直であり、描かれているスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれているスクリュープロファイルの回転点として称され、描かれるスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれるスクリュープロファイルの回転点として称される；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数はｎである；
−描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａは０以上（ｒａ＞０）であり且つ中心線距離以下（ｒａ≦ａ）である；
−描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉは０以上（ｒｉ≧０）であり且つｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）である；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧は閉鎖プロファイルを形成し、すなわち円形弧ｊのすべての角度αｊの合計は２πに等しい；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧は凸状プロファイルを形成する；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の各々が外半径ｒａ及びコア半径ｒｉを有する円形環の範囲内またはその境界線上にあり、その中心点は描かれているスクリュープロファイルの回転点上にある；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の正確に１つが描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａを有している；
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の正確に１つが描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉを有している；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の数ｎ’は描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数ｎに等しい；
−描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離と外半径ｒｉの差（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）に等しい；
−描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離と外半径ｒａの差（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）に等しい；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の角度αｊ’は描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の角度αｊに等しく、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲のすべての値を共に通る整数である；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の半径ｒｊ’と描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の半径ｒｊの合計は中心線距離ａに等しく、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点は描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点からの距離（この距離は中心線距離ａに等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点は描かれるスクリュープロファイルの回転点からの距離（この距離は描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点の描かれているスクリュープロファイルの回転点からの距離に等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点と描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点間の接続線は描かれるスクリュープロファイルの回転点と描かれているスクリュープロファイルの回転点間の接続線に平行な線であり、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
−描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の起点は、描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の起点の描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧の中心点に対する方向と反対にある描かれるスクリュープロファイルのｊ’番目の円形弧の中心点に対する方向にあり、ｊ及びｊ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
−描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は
【００５７】
【数５】
未満である；及び
−軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にない；
ことを特徴とする。
【００５８】
描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は、
【００５９】
【数６】
未満であり、好ましくは
【００６０】
【数７】
未満であり、特に好ましくは
【００６１】
【数８】
未満であり、最も好ましくは
【００６２】
【数９】
未満である。
【００６３】
本発明のスクリューエレメントにおいて、それぞれ１つの断面プロファイルが０以上且つａ以下である半径を有する５個以上の円形弧から構成され、これらの円形弧がその終点で相互に接線方向で合流することが好ましい。
【００６４】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルは、それぞれ各スクリューエレメントの回転点を通っている軸に対して非対称であっても、対称であってもよい。本発明のスクリューエレメントの軸対称プロファイルは、フランクゾーンを形成する円形弧の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にない点で区別される。
【００６５】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルは三角定規とコンパスだけを用いて設計され得る点で区別される。よって、描かれているスクリュープロファイルのｊ番目の円形弧と（ｊ＋１）番目の円形弧間の接線方向遷移はｊ番目の円形弧の終点の周りに半径ｒｊ＋１の円を描くことにより設計され、描かれているスクリュープロファイルの回転点の近くに位置決めされるこの弧とｊ番目の円形弧の中心点及び終点により規定される直線との交差点は（ｊ＋１）番目の円形弧の中心点である。
【００６６】
スクリュープロファイルの作成方法をコンピューターを用いて実施することが推奨される。この場合、スクリューエレメントの寸法は、スクリューエレメントを作製するためのＣＡＤフライス盤に供給し得る形で存在させる。
【００６７】
本発明のスクリューエレメントの中心線距離に対して正規化した外側スクリュー半径は、好ましくは０．５１から０．７の範囲、特に好ましくは０．５２から０．６６の範囲、非常に特に好ましくは０．５７から０．６３の範囲である。
【００６８】
本発明のスクリューエレメントは搬送エレメント、混練エレメントまたは混合エレメントとして組み立てられ得る。
【００６９】
搬送エレメントは、スクリュープロファイルが連続して軸方向に螺旋状に回転し、延びている点で区別されることは公知である（例えば、［１］，ｐ．２２７−２４８を参照されたい）。スクリューの回転方向に応じて、搬送エレメントは左回りまたは右回りである。逆方向搬送エレメントは、それぞれ反対のねじれにより得られる。搬送エレメントのピッチは好ましくは中心線距離の０．１から１０倍の範囲であり、ピッチはスクリュープロファイルの１回完全回転のために必要な軸方向長さを意味すると考えられ、搬送エレメントの軸方向長さは好ましくはスクリュー直径の０．１から１０倍の範囲である。
【００７０】
混練エレメントは、スクリュープロファイルが混練ディスクの形で軸方向に不連続に延びている点で区別されることは公知である（例えば、［１］，ｐ．２２７−２４８を参照されたい）。混練ディスクは左回りまたは右回りに、或いは中立に配置され得る。混練ディスクの軸方向長さは好ましくは中心距離の０．０５から１０倍の範囲である。２つの隣接する混練ディスク間の距離は好ましくはスクリュー直径の０．００２から０．１倍の範囲である。
【００７１】
公知のように（例えば、［１］，ｐ．２２７−２４８を参照されたい）、混合エレメントはスクリュー歯先に開口部を有する搬送エレメントを組み立てることにより形成される。混合エレメントは左回りでも右回りでもよい。ピッチは好ましくは中心線距離の０．１から１０倍の範囲であり、エレメントの軸方向長さは好ましくは中心線距離の０．１から１０倍の範囲である。開口部は好ましくはＵ型またはＶ型溝の形態であり、反搬送方向にまたは軸に平行に配置されていることが好ましい。
【００７２】
本発明のスクリューエレメントを好ましくはコンピューターを用いて、上記した設計要件を考慮して設計したら、このスクリューエレメントを例えばフライス盤を用いて作製し得る。スクリューエレメントを作製するために好ましい材料は鉄鋼（特に、窒化鋼、クロム鋼、工具鋼及び特殊鋼）、並びに鉄、ニッケルまたはコバルトを主成分とし、粉末冶金により製造される金属複合材料である。
【００７３】
当業者は、完全セルフワイピングするスクリュープロファイルを直接二軸押出機に使用できないことを周知している。代わりに、スクリュー間にクリアランスが必要である。このための各種戦略が［１］のｐ．２８以降に記載されている。本発明のスクリューエレメントのスクリュープロファイルの場合、スクリュープロファイルの直径に対して０．００１から０．１の範囲、好ましくは０．００２から０．０５の範囲、特に好ましくは０．００４から０．０２の範囲のクリアランスを使用する。当業者には公知のように、クリアランスはスクリューとバレル間及びスクリュー間の寸法と同一でも異なっていてもよい。クリアランスは一定であっても、または指定されている範囲で変更させてもよい。また、スクリュープロファイルをクリアランス内で移動させることもできる。可能なクリアランス戦略は、いずれもが当業者に公知である中心線距離拡大、縦方向断面オフセット及び三次元オフセットといった［１］のｐ．２８以降に記載されている実現可能手段である。中心線距離拡大の場合、比較的小さい直径を有するスクリュープロファイルを作成し、スクリュー間のクリアランスの量だけ離間させる。縦方向断面オフセット方法の場合、縦方向断面プロファイル曲線（軸に対して平行）はスクリュー−スクリュークリアランスの半分だけ内側に変位させる。三次元オフセット方法の場合、スクリューエレメントを相互にクリーニングする三次元的曲線から出発して、スクリューエレメントの大きさを完全セルフワイピングプロファイルの面に対して垂直の方向にスクリュー−スクリュークリアランスの半分だけ小さくする。縦方向断面及び三次元オフセット方法が好ましく、三次元オフセット方法が特に好ましい。
【００７４】
本発明のスクリュープロファイルはＰＣＴ／ＥＰ２００９／００３５４９に記載されている方法を用いて作成され得る。
【００７５】
本発明は更に、本発明のスクリューエレメントの多軸押出機における使用を提供する。本発明のスクリューエレメントを二軸押出機において使用することが好ましい。スクリューエレメントを混練、混合または搬送エレメントの形態で多軸押出機中に存在させてもよい。また、混練、混合及び搬送エレメントを１つの押出機中に互いに組み合わせることも可能である。本発明のスクリューエレメントを例えば従来技術に従って公知の他のスクリューエレメントと組み合わせてもよい。
【００７６】
本発明は更に、本発明のスクリューエレメントを用いる二軸または多軸押出機におけるプラスチック組成物の押出し方法を提供し、この方法は、１対のスクリューエレメントの歯先角の合計は
【００７７】
【数１０】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする。
【００７８】
本発明に従って生成物を優しく処理しながら同時に非常に効率的に押出され得るプラスチック組成物は、例えば懸濁液、ペースト、ガラス、セラミック組成物、メルト形態の金属、プラスチック、プラスチックメルト、ポリマー溶液、エラストマー及びゴム組成物である。
【００７９】
プラスチック及びポリマー溶液が好ましく使用され、特に好ましくは熱可塑性ポリマーが使用される。好ましい熱可塑性ポリマーは、好ましく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及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、ポリエチレン及びポリプロピレン）、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー（特に、ポリスチレン）及びスチレンコポリマー（特に、スチレン−アクリロニトリルコポリマー）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー及びポリ塩化ビニルのシリーズの少なくとも１つである。リストされているプラスチックのブレンドも同様に好ましく使用され、これらは当業者により２つ以上のプラスチックの組合せであると理解される。
【００８０】
更に好ましい供給材料はエラストマーである。好ましいエラスマーは、好ましくはスチレン−ブタジエンゴム、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、水素化ニトリルゴム、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、グッタペルカ、アクリレートゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴムのシリーズの少なくとも１つである。勿論、リストされているゴムの２つ以上の組合せ、または１つ以上のゴムと１つ以上のプラスチックの組合せも可能である。
【００８１】
熱可塑性樹脂及びエラストマーは純粋な形態で、或いは充填剤及び補強材（特に、ガラス繊維）との混合物として、相互または他のポリマーとの混合物として、または慣用されているポリマー添加剤との混合物として使用され得る。
【００８２】
１つの好ましい実施形態において、プラスチック組成物、特にポリマーメルト及びポリマーメルトの混合物に添加剤が混合されている。添加剤をポリマーと一緒に押出機中に固体、液体または溶液として導入しても、或いは添加剤の少なくとも一部または添加剤の全部を側流を介して押出機に供給してもよい。
【００８３】
添加剤はポリマーに対して多くの各種特性を付与し得る。添加剤は、例えば着色剤、顔料、加工助剤、充填剤、抗酸化剤、補強材、ＵＶ吸収剤及び光安定化剤、金属失活剤、ペルオキシドスカベンジャー、基本的安定化剤、核剤、安定化剤または抗酸化剤としてのベンゾフラン及びインドリノン、離型剤、難燃剤、静電防止剤、染料及びメルト安定化剤であり得る。充填剤及び補強材の例はカーボンブラック、ガラス繊維、クレー、マイカ、黒鉛繊維、二酸化チタン、炭素繊維、カーボンナノチューブ、イオン性液体及び天然繊維である。
【００８４】
以下、本発明を一例として図を参照してより詳細に説明するが、これらに限定されない。
【００８５】
以下の用語が図面中で使用れている。
・寸法はすべて中心線距離ａに対して正規化されている。正規化した寸法を大文字で示す。例えば、正規化した外半径：ＲＡ＝ｒａ／ａ。
・角度はラジアンで表示する。
・Ｍｘ及びＭｙは、起点がスクリュープロファイルの回転点に位置決めされている座標の直交座標中のプロファイル作成円形弧の円中心点のｘ及びｙ座標である。
・半径ｒ＝ｒａを有する円形弧を「１」と呼ぶ。スクリュー歯先の輪郭を規定する。
・半径ｒ＝ｒｉを有する円形弧を「１’」と呼ぶ。スクリュープロファイルの溝ゾーンの輪郭を規定する。
・円形弧「２」と「２’」、「３」と「３’」等はスクリュープロファイルのフランクを規定する。
・Ｒは中心線距離ａに対して正規化した半径であり、αは円形弧の弧角度である。
・更なる略語：ＲＧ＝正規化したバレル半径、ＲＶ＝正規化した仮想バレル半径、ＲＡ＝完全セルフワイピングプロファイルの正規化した外半径、ＲＦ＝作製しようとするスクリューの正規化した外半径、Ｓ＝スクリューの相互に対する正規化したクリアランス（間隙）、Ｄ＝バレルに対するスクリューの正規化したクリアランス、ＶＰＲ＝プロファイル変位の正規化した量、ＶＰＷ＝ラジアンで表示したプロファイル変位の角度、ＶＬＲ＝左ねじ変位の正規化した量、ＶＬＷ＝左ねじ変位の角度、ＶＲＲ＝右ねじ変位の正規化した量、ＶＲＷ＝右ねじ変位の角度。
【００８６】
図１ａから１ｄはそれぞれ［１］に記載されている従来技術に従う一条ねじセルフクリーニングスクリュープロファイルの一部を断面で示す。
【００８７】
座標原点は回転点を示す。円形弧１、２、２’及び１’はスクリュープロファイルの半分を形成する。他の半分は、図示したプロファイルを回転点を通っている水平直線でミラーリングすることにより得られる。図示されていない第２スクリューのスクリュープロファイルは、図示し、ミラーリングしたスクリュープロファイルを回転点を通っている水平直線に沿って量Ａ（正規化した中心線距離）だけ変位させることにより得られる。円形弧２’が描かれている円形弧２に対する描かれる円形弧であるように、円形弧１’は更に描かれている円形弧１に対する描かれる円形弧である。
【００８８】
円形弧の中心点を小円で示す。円形弧の中心点は、関係する円形弧の起点及び終点を有する細い連続線により接続されている。スクリュープロファイルの外側には、外側スクリュー半径が細い波線で示されている。
【００８９】
図１ａから１ｄにおいて、正規化した外半径ＲＡは 平切りプロファイル（図ａ）から深切りプロファイル（図１ｄ）に変化して徐々に拡大する。
【００９０】
円形弧「１」はそれぞれスクリュー歯先の半分に相当し、関連する角度α１は半分の歯先角である。［１］に従う設計では、α１は大きさ
【００９１】
【数１１】
を有し、２つのスクリューの歯先角の合計は
【００９２】
【数１２】
になる。図１ｃにおいて、半分の歯先角は例えば５２．５°になり、両スクリューの歯先角のすべての合計は２１０°になる。
【００９３】
図２ａ、２ｂ、２ｄ及び２ｅは、小さい歯先角を有する本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルの断面の例を示す。軸対称の完全プロファイルは、図示した部分プロファイルを中心点を通る水平直線でミラーリングすることにより作成され得る。第２スクリューのプロファイルは図示し、ミラーリングしたプロファイルを回転点を通っている水平直線に沿って量Ａだけ変位させることにより作成され得る。円形弧２’及び３’が描かれている円形弧２及び３に対する描かれる円形弧であるように、円形弧１’は更に描かれている円形弧１に対する描かれる円形弧である。
【００９４】
図１ｃにおけるように比ＲＡは値０．６３を有しているが、半歯先角α１は１５°に減り、両スクリューの歯先角のすべての合計は６０°に減る。図２ａから図２ｄにおいて、エッジがスクリュー歯先とフランク間の遷移時に生じ、Ｒ２に対応する半径Ｒ２’が最大値Ｒ２’＝Ａと仮定するようにそれぞれ半径Ｒ２＝０を選択した。これらの図において、半径Ｒ３はＲ３＝０．９１５（図２ａ）とＲ３＝０．５５２３（図２ｅ）の間で変化した。図２ａから２ｅは、所与の歯先角及び所与の比ＲＡで角のあるプロファイル（図２ａ）から非常に丸いプロファイル（図２ｅ）の範囲の設計を包含する本発明の設計の変化の可能性を示している。図２ｃは、所与の歯先角及び所与の比ＲＡで更に変化する可能性がないＵＳ ３，９００，１８７の開示内容に従う設計を示している。ＵＳ ３，９００，１８７によれば、スクリュー歯先に隣接するフランク円の中心点（図２中、円“３”）は回転点を通っているプロファイルの対称軸（図２中、ｙ座標軸）に対して垂直上にある。スクリュープロファイルのフランクに対する接線とスクリュー歯先とフランク間の遷移点でのバレル円に対する接線との間のかみ角がＲ３の変化により図２ａから２ｅにおいてどのように影響されるかに注目されたい。プロセス要件に応じて、本発明に従って図２ｅに示すようにスクリューが回転すると加工しようとする材料がスクリュー歯先とハウジング壁間の間隙にかなり引っ張られる非常に鋭い角度を有する設計からスクリューフランクにより材料を大部分その前に押し出す大きなかみ角を有する設計の範囲で選択することができる。
【００９５】
図２ｆから２ｊは、例示の目的で、スクリュープロファイル２ａから２ｅから構成され、搬送ねじとして組み立てられるスクリューの縦断面図を示す。
【００９６】
図３ａから３ｄは、ＲＡ＝０．５８、図３ａの４７．６°から図３ｄの１１．９°に変化する半歯先角α１を有する本発明の描かれているスクリュープロファイルの部分プロファイルの例を示す。スクリュー歯先からフランクへの遷移は、図３ａから３ｄにおいて０以外の半径Ｒ２を選択することにより丸くなる。一方、半径Ｒ３は、対応する半径Ｒ３’が消えるように最大Ａに等しいＲ３を選択した。こうすると、スクリュープロファイルのフランクにエッジが生ずるが、このエッジはバレルからかなり離れた距離で回転する。図３ａから３ｄは、このエッジの顕著さの可能な変化を示している。小さい歯先角α１及び大きいフランク角α３を選択するとエッジは非常に顕著であり（図３ｄ）であり、大きい歯先角α１及び小さいフランク角α３を選択すると僅かしか顕著でない（図３ａ）。
【００９７】
図４ａから４ｄは、キンクを持たない本発明のスクリュープロファイルの部分プロファイルを示す。図３ａから３ｄと同様に、半歯先角α１は図４ａの４７．６°から図４ｄの１１．９°に変化した。フランク半径は、Ｒ２＝０．１２５及びＲ３＝０．７５として選択した。歯先幅を変化させると、いろいろなスクリュープロファイルが生じ、顕著な高剪断及び低剪断ゾーン（図４ａ）からプロファイルの周辺で剪断率が均一に分布しているプロファイル（図４ｄ）に及ぶ。
【００９８】
図５ａから５ｃは、本発明のスクリュープロファイルをｘ軸方向に変位させることによるセルフクリーニングスクリューの対の作製を一例として示す。２つのスクリューの回転点がＸ軸上にあるならば、固定された回転点を維持しながらプロファイルをバレル半径内でｘ軸方向に変位させ得る。こうすると、スクリュープロファイルの完全手動クリーニングが維持される。図５ａは、２３．８°の半歯先角α１、Ｒ２＝０．２５及びＲ３＝０．７５のフランク半径を有する出発プロファイルを示している。図５ｂにおいて、プロファイルは負のｘ軸方向に変位している。ここで、バレルボアは大きく広がった間隙でクリーニングされる。その結果、スクリュー先端とバレル間の高剪断ゾーンはもはや存在しない。図５ｃは、プロファイルの最大の可能性ある変位を示す。元のプロファイルのスクリュー底または溝はスクリュー歯先の機能を仮定し、またはその逆である。
【００９９】
本発明のスクリューエレメントの１つの特定実施形態を一例として図６ａから６ｄに示す。図示したスクリュープロファイルは、図５ａに示す部分プロファイルから回転点を通っている水平直線でミラーリングすることにより作成され得る。第２スクリューのプロファイルは、対称軸に沿って量Ａだけ変位させた第１スクリューのプロファイルに対応している。
【０１００】
この実施形態は、バレルボアがスクリュープロファイルの外半径ＲＡ＝０．５８よりも大きい正規化半径Ｒ＝０．６３で構成されることを特徴とする。スクリュープロファイルはバレルボアの中心点に対して二つ一組で変位している。しかしながら、（小円で示す）中心点はバレルボアの中心にとどまっている。こうして、偏心回転するスクリューエレメントが作製される。バレルボア内での変位は自由に選択され得る。図６ａから６ｄは、１つ及び同一のスクリュープロファイルに対する４つの変位を一例として示し、それぞれプロファイル輪郭の異なる半径によりバレルボアがクリーニングされる。
【０１０１】
明細書は今まで完全にセルフワイピングするスクリュープロファイルに関する。しかしながら、工業的に組み立てられる機械では、完全セルフワイピング形状寸法から正確に規定された間隙がクリーニング中維持される程度まで外れていなければならない。このことは、金属「フレッティング」を防止するために、製造許容を補償するために、間隙中に過剰にエネルギーが散逸するのを避けるために必要である。均一の間隙を生じさせるために可能な戦略はいろいろある。最も普及しているのは、機械中の縦方向断面にわたり等距離にある間隙を生じさせることである。対応するスクリュープロファイルの作成方法は［１］のｐ．１０３以降に記載されている。
【０１０２】
図７ａから７ｄは、間隙（クリアランス）を有する本発明のスクリューエレメントのプロファイルの例を示す。図７ａにおいて、スクリューの手動クリーニング時に中心線距離に対して正規化した間隙Ｓはバレルのクリーニング時正規化した間隙Ｄと同一であるように選択した。図７ｂでは間隙ＳはＤより小さく、図７ｃ及び７ｄでは逆にＤはＳより小さい。
【０１０３】
図８ａから８ｄは、本発明に従う偏心プロファイルが間隙を有するスクリュープロファイルを設計した後、プロファイルを間隙内で変位させることによっても得られ得ることを示している。図８ａから８ｄのプロファイルは図７ｄのプロファイルと同一である。変位はスクリューエレメントの回転点を通っている直線に対して図８ａでは０°の角度、図８ｂでは６０°の角度、図８ｃでは１２０°の角度、図８ｄでは１８０°の角度だけ進める。図８ａから８ｄは、両スクリューが同一変位ベクターだけ変位されている例を示す。原則、両スクリューをクリアラン内で異なるベクターだけ変位させることも可能である。この場合、スクリューの１つの回転で変化する間隙で相互にクリーニングするプロファイルが得られる。
【０１０４】
公知のように、１対のプロファイルの搬送作用は、プロファイルを連続的に軸方向にらせん回転させることにより生ずる。こうして、搬送ねじが得られる。図９ａは、本発明の搬送ねじ山の縦断面図を一例として示す。
【０１０５】
搬送ねじ山に比して高い分散能力を有する混練エレメントは、セルフクリーニングプロファイルプリズムディスクを軸上に相互に偏らせて配置することにより得られる。図９ｂは、６０°のオフセット角で軸上に配置されている７つの混練ディスクを有する混練エレメントの例を示す。
【０１０６】
例外なく、これらの図は対称スクリュープロファイルを示している。しかしながら、非対称スクリュープロファイルを作成することも可能である。このことは、ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００３５４９に詳細に説明されている。例えば、図２ａ及び２ｂに示したスクリュープロファイルの半分を、例えば図２ｂに示したプロファイルをｘ軸でミラーリングし、ミラーリングした部分で図２ａのプロファイルの欠けている部分を完成させることにより合わせて、非対称スクリュープロファイルを形成し得る。
【０１０７】
これらの図では、描かれているまたは描かれるスクリュープロファイルを説明するために最高１２個の円形弧を使用している。しかしながら、本発明の方法は決して最高１２個の円形弧に限定されない。代わりに、スクリュープロファイルを描くために所望するだけ多くの円形弧が使用され得る。特に、円形弧から作られず、よってセルフクリーニング性でないスクリュープロファイルは、十分に多数の円形弧により所望の正確度で近似させることができる。
【０１０８】
縦断面プロファイルは、スクリューの断面プロファイルから計算され得る。スクリュープロファイルの各円形弧を陽関数を用いて当該円形弧に属する縦断面の部分を計算するために使用することが好ましい。
【０１０９】
スクリュープロファイルの円形弧の点の回転軸からの距離ａは、第１ステップでスクリュープロファイルの平面にあり、スクリュープロファイルの回転点を通り、その方位が角度ρにより規定されることにより特徴づけられる直線ｇとその半径ｒ及び中心点の位置（Ｍｓ，Ｍｙ）により特徴づけられる円形弧ｋｂとの交差点（Ｓｘ，Ｓｙ）を測定することにより計算される。第２ステップで、交差点（Ｓｘ，Ｓｙ）のスクリュープロファイルの回転点からの距離を計算する。直線と円形弧の交差点の計算は陽関数により表され得る。同じことが距離計算に当てはまる。従って、ｓ＝ｓ（ρ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）が距離に対して当てはまる。スクリューエレメントの公知のピッチｔを仮定すると、角度ρは、ｓ＝（ｚ ａｘ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）＝ｓ（ρ／２π＊ｔ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）が距離に当てはまるようにρ／２π＊ｔにより軸位置ｚ ａｘに変換され得る。関数ｓ（ｚ ａｘ，ｒ，Ｍｘ，Ｍｙ）はスクリュープロファイルの円形弧に対する所望の縦断面を示す。
【０１１０】
本発明のスクリューエレメントのプロファイルを設計し得る方法を一例として以下に記載する。
【０１１１】
描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの回転軸間の選択可能な中心線距離を有する密接に噛み合い、セルフクリーニングし、同方向に回転するスクリュープロファイルを描くための方法は、描かれているスクリュープロファイルがｎ個の円形弧から形成され、描かれるスクリュープロファイルはｎ’個の円形弧から形成されることを特徴とし、
−描かれているスクリュープロファイル及び描かれるスクリュープロファイルは１つの平面にある；
−描かれているスクリュープロファイルの回転軸及び描かれるスクリュープロファイルの回転軸はそれぞれスクリュープロファイルの前記平面に対して垂直であり、描かれているスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれているスクリュープロファイルの回転点として称され、描かれるスクリュープロファイルの回転軸と前記平面の交差点は描かれるスクリュープロファイルの回転点として称される、
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数ｎ（ここで、ｎは１以上の整数である）を選択する、
−描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａ（ここで、ｒａは０以上（ｒａ＞０）且つ中心線距離以下（ｒａ≦ａ）である値を仮定し得る）を選択する、
−描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ（ここで、ｒｉは０以上（ｒｉ≧０）且つｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）である値を仮定し得る）を選択する、
−描かれているスクリュープロファイルの円形弧は、以下の配置規則：
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧のすべてが連続する凸状スクリュープロファイルが得られるように相互に接線方向で合流し、半径が０に等しい円形弧を好ましくは半径がｅｐｓ（ここで、ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数（ｅｐｓ≪１，ｅｐｓ→０）である）に等しい円形弧として処理する；
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧の各々は外半径ｒａ及びコア半径ｒｉを有し、その中心点が描かれているスクリュープロファイルの回転点上にある円形環の内側またはその境界線上にある；
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａに接する；
・描かれているスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉに接する；
に従って描かれているスクリュープロファイルの回転軸の周りに時計方向または反時計方向に配置される；
−角度α１及び半径ｒ１により確定される描かれているスクリュープロファイルの第１円形弧の大きさは、ラジアンで表示される角度α１が０以上且つ２π（ここで、πは円周率（π≒３．１４１５９）であることを意味するように考えられなければならない）以下であり、半径ｒ１が０以上且つ中心線距離ａ以下であるように選択され、描かれているスクリュープロファイルの第１円形弧の２つの異なるポイントを位置づけることにより得られる第１円形弧の位置は上記配置規則に従って確定され、この第１円形弧の位置づけられる第１点は好ましくはこの第１円形弧に属する起点であり、この第１円形弧の位置づけられる第２点は好ましくは第１円形弧に属する中心点である、
−角度α２、…、αｎ−１及び半径ｒ２、…、ｒｎ−１により確定される描かれているスクリュープロファイルの更なるｎ−２個の円形弧の大きさは、ラジアンで表示される角度α２、…、αｎ−１が０以上且つ２π以下であり、半径ｒ２、…、ｒｎ−１が０以上且つ中心線距離ａ以下であるように選択され、描かれているスクリュープロファイルのこれらの更なるｎ−２個の円形弧の位置は上記配置規則に従って確定される、
−角度αｎ及び半径ｒｎにより確定される描かれているスクリュープロファイルの最後の円形弧の大きさは、描かれているスクリュープロファイルのｎ個の円形弧のラジアンで表示されるｎ個の角度の合計は２πに等しく、ラジアンで表示される角度 ｎは０以上且つ２π以下であり、半径ｒｎは描かれているスクリュープロファイルに近似しており、半径ｒｎは０以上且つ中心線距離ａ以下であり、描かれているスクリュープロファイルのこの最後の円形弧の位置は上記配置規則に従って確定される、
−描かれるスクリュープロファイルのｎ’個の円形弧は描かれているスクリュープロファイルのｎ弧の円形弧から
・描かれるスクリュープロファイルの円形弧の数ｎ’（ここで、ｎ’は整数である）は描かれているスクリュープロファイルの円形弧の数ｎに等しい；
・描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離とコア半径ｒｉの差（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）に等しい；
・描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は描かれているスクリュープロファイルの中心線距離と外半径ｒａの差（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）に等しい；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の角度αｉ’は描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の角度αｉに等しく、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧ｎまたはｎ’の数の範囲のすべての値を共に通る整数である（α１’＝α１，…，αｎ’＝αｎ）；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の半径ｒｉ’と描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の半径ｒｉの合計は中心線距離ａに等しく、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である（ｒ１’＋ｒ１＝ａ，…，ｒｎ’＋ｒｎ＝ａ）；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の中心点は描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点からの距離（この距離は中心線距離ａに等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の中心点は描かれるスクリュープロファイルの回転点からの距離（この距離は描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点の描かれているスクリュープロファイルの回転点からの距離に等しい）にあり、描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の中心点と描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点間の接続線は描かれるスクリュープロファイルの回転点と描かれているスクリュープロファイルの回転点間の接続線に平行な線であり、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である（ｉ’＝ｉ）；
・描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の円形弧の起点は、描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の起点の描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧の中心点に対する方向と反対にある描かれるスクリュープロファイルのｉ’番目の弧の中心点に対する方向にあり、ｉ及びｉ’はそれぞれ１から円形弧の数ｎまたはｎ’の範囲の値のすべてを共に通る整数である；
得られる。
【０１１２】
本発明によれば、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの円形弧は、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計が
【０１１３】
【数１３】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないように相互に選択され、または改変されなければならない。
【０１１４】
平滑で密接に噛み合うセルフクリーニングの同方向に回転するスクリュープロファイルを作成するための記載されている方法から、描かれるスクリュープロファイルは、
−描かれるスクリュープロファイルが連続である；
−描かれるスクリュープロファイルが凸状である；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の各々が描かれるスクリュープロファイルの次の円形弧に接線方向で合流し、その半径が０に等しい円形弧を好ましくはその半径がｅｐｓ（ここで、ｅｐｓは０に向かう傾向にある非常に小さな正の実数（ｅｐｓ≪１，ｅｐｓ→０）である）に等しい円形弧として処理する；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の各々が外半径ｒａ’及びコア半径ｒｉ’を有する円形環の範囲内またはその境界線上にあり、前記円形環の中心点は描かれるスクリュープロファイルの回転点上にある；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’と接している；
−描かれるスクリュープロファイルの円形弧の少なくとも１つは描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’と接している；
という結果になる。
【０１１５】
更に、平滑で密接に噛み合うセルフクリーニングの同方向に回転するスクリュープロファイルを作成するための上記方法から、描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉが描かれているスクリュープロファイルの中心線距離ａと外半径ｒａの差（ｒｉ＝ａ−ｒａ）に等しい場合のみ、描かれるスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は描かれているスクリュープロファイルの外半径ｒａに等しく、描かれるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は描かれているスクリュープロファイルのコア半径ｒｉに等しいという結果になる。
【０１１６】
描かれているスクリュープロファイルが半径ｒｉ＝０を有する円形弧を有しているならば、スクリュープロファイルは円形弧の位置にキンクを有し、そのキンクの大きさは角度αｉにより特徴づけられる。描かれるスクリュープロファイルが半径ｒｉ’＝０を有する円形弧を有しているならば、スクリュープロファイルは円形弧の位置にキンクを有し、そのキンクの大きさは角度αｉ’により特徴づけられる。
【０１１７】
平滑で密接に噛み合うセルフクリーニングの同方向に回転するスクリュープロファイルを作成するための上記方法は、更に三角定規とコンパスを用いるだけで実施され得る点で区別される。よって、描かれているスクリュープロファイルのｉ番目の円形弧と（ｉ＋１）番目の円形弧間の接線方向遷移はｉ番目の円形弧の終点の周りに半径ｒｉ＋１の円を描くことにより設計され、描かれているスクリュープロファイルの回転点のより近くに位置決めされるこの弧とｉ番目の円形弧の中心点及び終点により規定される直線との交差点は（ｉ＋１）番目の円形弧の中心点である。実際には、三角定規とコンパスの代わりに、スクリュープロファイルを設計するためにコンピューターソフトウェアを使用する。
【０１１８】
一般的方法を用いて描いたスクリュープロファイルはねじ山の数ｚと無関係である。
【０１１９】
描かれるスクリュープロファイルは、描かれているスクリュープロファイルと異なっていてもよい。当業者は説明から上記方法が異なる数のねじ山を有するスクリューエレメント間の遷移エレメントを作製するために特に適している。ｚ個のねじ山のスクリュープロファイルに基づいて、ｚと異なるねじ山の数ｚ’を有するスクリュープロファイルが最終的に得られるように描かれている及び描かれるスクリュープロファイルを段階的に変化させることができる。この点で、遷移中円形弧の数を減らしたり増やしたりすることができる。
【０１２０】
対称プロファイルの場合、上記方法はスクリュープロファイルの一部のみを設計し、設計した部分から対称操作により欠けている部分を描くことにより単純化され得る。このことはＰＣＴ／ＥＰ２００９／００３５４９に詳細に記載されている。
【０１２１】
スクリュープロファイルの作成方法をコンピューターを用いて実施することが推奨される。その後、スクリューエレメントの大きさをスクリューエレメントを作製するためのＣＡＤフライス盤に供給し得る形で存在させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で完全にセルフワイピングするスクリューを有し、各々正確に１つのスクリューねじ山を有し、中心線距離ａ及び外半径ｒａを有する多軸押出機用スクリューエレメントであって、１対のスクリューの歯先角の合計は
【数１】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする前記スクリューエレメント。
【請求項２】
各々１つの断面プロファイルは０以上且つａ以下の半径を有する５個以上の円形弧から構成され、前記円形弧はその終点で互いに接線方向で合流する請求項１に記載のスクリューエレメント。
【請求項３】
スクリューエレメントは混合エレメントまたは搬送エレメントとして組み立てられる請求項１または２に記載のスクリューエレメント。
【請求項４】
スクリューエレメントは混練エレメントとして組み立てられる請求項１または２に記載のスクリューエレメント。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリューエレメントから誘導され、スクリューエレメントとバレル間及び／または隣接するスクリューエレメント間にクリアランスを示すスクリューエレメント。
【請求項６】
中心線距離に対して正規化したスクリューエレメントの外側スクリュー半径は０．５２から０．６６の範囲にある請求項１から５のいずれか一項に記載のスクリューエレメント。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリューエレメントの多軸押出機における使用。
【請求項８】
スクリューエレメントはその全周に一定の間隙を有する二つ一組で互いにクリーニングする請求項７に記載の使用。
【請求項９】
スクリューエレメントはその全周に一定でない間隙を有する二つ一組で互いにクリーニングする請求項７に記載の使用。
【請求項１０】
スクリューエレメントのプロファイルはバレルボアの中心に位置決めされている回転点に対して二つ一組で変位されている請求項７に記載の使用。
【請求項１１】
本発明のスクリューエレメントを用いる二軸または多軸押出機でのプラスチック組成物の押出し方法であって、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は
【数２】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
プラスチック組成物は熱可塑性樹脂またはエラストマーである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
使用される熱可塑性樹脂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及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、ポリエチレン及びポリプロピレン）、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー（特に、ポリスチレン）、スチレンコポリマー（特に、スチレン−アクリロニトリルコポリマー）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、ポリ塩化ビニル、または上記熱可塑性樹脂の少なくとも２つのブレンドである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
使用されるエラストマーはスチレン−ブタジエンゴム、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、水素化ニトリルゴム、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、グッタペルカ、アクリレートゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴム、または上記エラストマーの少なくとも２つの組合せである請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
プラスチック組成物に対して充填剤、補強材、ポリマー添加剤、有機または無機顔料、或いはその混合物を添加する請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
二つ一組で同方向に共回転し、二つ一組で完全にセルフワイピングするスクリューを有し、各々正確に１つのスクリューねじ山を有し、中心線距離ａ及び外半径ｒａを有する多軸押出機用スクリューエレメントであって、１対のスクリューの歯先角の合計は
【数１】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする前記スクリューエレメント。
【請求項２】
各々１つの断面プロファイルは０以上且つａ以下の半径を有する５個以上の円形弧から構成され、前記円形弧はその終点で互いに接線方向で合流する請求項１に記載のスクリューエレメント。
【請求項３】
スクリューエレメントは混合エレメントまたは搬送エレメントとして組み立てられる請求項１または２に記載のスクリューエレメント。
【請求項４】
スクリューエレメントは混練エレメントとして組み立てられる請求項１または２に記載のスクリューエレメント。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリューエレメントから誘導され、スクリューエレメントとバレル間及び／または隣接するスクリューエレメント間にクリアランスを示すスクリューエレメント。
【請求項６】
中心線距離に対して正規化したスクリューエレメントの外側スクリュー半径は０．５２から０．６６の範囲にある請求項１から５のいずれか一項に記載のスクリューエレメント。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリューエレメントの多軸押出機における使用。
【請求項８】
スクリューエレメントはその全周に一定の間隙を有する二つ一組で互いにクリーニングする請求項７に記載の使用。
【請求項９】
スクリューエレメントはその全周に一定でない間隙を有する二つ一組で互いにクリーニングする請求項７に記載の使用。
【請求項１０】
スクリューエレメントのプロファイルはバレルボアの中心に位置決めされている回転点に対して二つ一組で変位されている請求項７に記載の使用。
【請求項１１】
本発明のスクリューエレメントを用いる二軸または多軸押出機でのプラスチック組成物の押出し方法であって、描かれている及び描かれるスクリュープロファイルの歯先角の合計は
【数２】
未満であり、軸対称のスクリュープロファイルの場合にはフランク円の中心点のいずれもが回転点を通っているプロファイルの対称軸に対して垂直上にないことを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
プラスチック組成物は熱可塑性樹脂またはエラストマーである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
使用される熱可塑性樹脂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及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、ポリエチレン及びポリプロピレン）、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー（特に、ポリスチレン）、スチレンコポリマー（特に、スチレン−アクリロニトリルコポリマー）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、ポリ塩化ビニル、または上記熱可塑性樹脂の少なくとも２つのブレンドである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
使用されるエラストマーはスチレン−ブタジエンゴム、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、水素化ニトリルゴム、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、グッタペルカ、アクリレートゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴム、または上記エラストマーの少なくとも２つの組合せである請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
プラスチック組成物に対して充填剤、補強材、ポリマー添加剤、有機または無機顔料、或いはその混合物を添加する請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図２ｇ】
【図２ｈ】
【図２ｉ】
【図２ｊ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図６ｄ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図２ｇ】
【図２ｈ】
【図２ｉ】
【図２ｊ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図６ｄ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【公表番号】特表２０１１−５２４２８５（Ｐ２０１１−５２４２８５Ａ）
【公表日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１３９３４（Ｐ２０１１−５１３９３４）
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００４２５１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５３００３
【国際公開日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【出願人】（５０４１０９６１０）バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂａｙｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００４２５１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５３００３
【国際公開日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【出願人】（５０４１０９６１０）バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (75)
【氏名又は名称原語表記】Ｂａｙｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
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