DE102007048369A1 - Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Polymerschaumpartikeln - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schaumpartikel aus thermoplastischen Polymeren vorgeschlagen, indem das Polymer einem Extruder aufgegeben und plastifiziert und mit einem Treibmittel beaufschlagt wird, wonach das plastifizierte Polymer über eine Düse oder ein Düsenaggregat auf dem Extruder ausgebracht und infolge Expansion des Treibmittels aufgeschäumt und mittels einer stromab der Extruderdüse angeordneten Schneideinrichtung zu den Schaumpartikeln zerkleinert wird. Um für eine einfache und kostengünstige Erzeugung der Schaumpartikel in einem einzigen Verfahrensschritt zu sorgen, sieht die Erfindung vor, daß das aus der Extruderdüse austretende Polymer mittels einer Schneideinrichtung zerkleinert wird, welche ein um eine in Bezug auf die Extruderdüse im wesentlichen senkrechte Achse rotierendes Schneidwerkzeug aufweist, wodurch die Schaumpartikel mit einer im wesentlichen senkrecht zur Extruderdüse gerichteten Geschwindigkeit beaufschlagt und dadurch von der Extruderdüse seitlich, insbesondere im wesentlichen senkrecht, fort gefördert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumpartikel aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer, indem das Polymer einem Extruder aufgegeben und plastifiziert und mit wenigstens einem Treibmittel beaufschlagt wird, wonach das plastifizierte Polymer über wenigstens eine Düse aus dem Extruder ausgebracht und infolge Expansion des Treibmittels aufgeschäumt und mittels einer stromab der Extruderdüse angeordneten Schneideinrichtung zu den Schaumpartikeln zerkleinert wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Herstellung von Schaumpartikel aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer mit wenigstens einem Extruder zur Plastifizierung des Polymers, welcher gegebenenfalls mit einer Aufgabestelle zur Beaufschlagung des Polymers mit wenigstens einem Treibmittel unter Druck ausgestattet ist und wenigstens eine Düse zum Ausbringen des plastifizierten Polymers umfaßt, sowie wenigstens einer der Extruderdüse nachgeordneten Schneideinrichtung, welche zur Zerkleinerung des Polymers zu den Schaumpartikeln ausgebildet ist.
  • Thermoplastische Polymerschaumpartikel finden zur Herstellung von Polymer-Formteilen Verwendung, wobei die Schaumpartikel in einem entsprechenden Formwerkzeug, insbesondere unter Einwirkung von Heißdampf, oberflächig unter Bildung des Formteils miteinander verschweißt werden. Alternativ ist es bekannt, die Schaumpartikel mit einem Mikrowellen absorbierenden Medium, z. B. Wasser, zu beschichten bzw. zu benetzen, wobei letzteres in dem Formwerkzeug unter Bestahlen mit Mikrowellen erhitzt wird, so daß die Schaumpartikel miteinander verschweißt werden. Solchermaßen hergestellte Formteile, deren Schaumpartikel im übrigen z. B. aus Polystyrol (PS), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder beliebigen anderen thermoplastischen Polymeren, Polymer-Blends, -compounds oder Copolymerisaten bestehen können, zeichnen sich aufgrund der Kompressibilität des Polymerschaums durch ein hohes Stoßabsorptionsvermögen aus und werden daher vornehmlich für Verpackungen, aber auch beispielsweise für Innenverkleidungsteile von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
  • Um für eine möglichst homogene, innige Schweißverbindung der Schaumpartikel in einem aus diesen erzeugten Polymer-Formteil zu sorgen, ist es in der Regel erwünscht, daß die Schaumpartikel eine möglichst sphärische, zumindest aber abgerundete Außenkontur besitzen. Hieraus ergibt sich anläßlich der Herstellung der Schaumpartikel selbst das Erfordernis, den aus der Extruderdüse ausgebrachten, aufschäumenden bzw. aufgeschäumten Polymerstrang möglichst schnell mittels der Schneideinrichtung zu den Schaumpartikeln zu zerkleinern bzw. zu granulieren, da sich eine kugelförmige Gestalt der Partikel insbesondere dann erzielen läßt, solange sich der Polymerstrang noch in einem zumindest teilplastischen Zustand befindet. Demgegenüber sollte das aus der Extruderdüse ausgetretene Polymer jedoch auch möglichst schnell abgekühlt bzw. "abgeschreckt" werden, damit sich eine im wesentlichen homogene, feinporige Schaumstruktur ausbilden kann und die aus expandierendem Treibmittel gebildeten Bläschen in der Polymermatrix nicht kollabieren.
  • Zur Herstellung von Polymer-Formteilen ist der sogenannte Autoklavprozeß bekannt, welcher auf dem Prinzip des Dispersionsschäumens beruht. Hierbei wird einem druckfesten Rührbehälter, dem Autoklaven, eine Suspension aus kompaktem Polymergranulat in einer geeigneten Trägerflüssigkeit aufgegeben und wird die Suspension unter stetigem Rühren und Zuführen von Wärme mit einer Druckatmosphäre aus Inertgas und einem Treibmittel beaufschlagt. Letzteres reichert sich durch Diffusion in dem – noch kompakten – Polymergranulat an. Sobald der gewünschte Treibmittelgehalt erreicht worden ist, wird die Suspension in einen Raum geringen Druckes überführt oder wird der Rührbehälter entspannt, wodurch das in das Polymergranulat eindiffundierte Treibmittel expandiert und das Granulat aufschäumt. Zugleich kommt es aufgrund der zur Verdampfung erforderlichen Enthalpie zu einem Wärmeentzug des Polymergranulates, so daß letztes schnell abgekühlt werden kann, um die Schaumstruktur zu stabilisieren und das oben erwähnte Kollabieren der Gasbläschen zu verhindern. Das Verfahren liefert zwar zufriedenstellende Ergebnisse sowohl hinsichtlich Partikelform als auch hinsichtlich deren Schaumstruktur, ist jedoch kosten- und zeitaufwendig und läßt sich überdies praktisch ausschließlich batchweise bzw. diskontinuierlich durchführen.
  • Aus diesem Grund werden Polymerschaumpartikel in der Praxis vornehmlich im Rahmen eines Extrusionsvorgangs erzeugt, an welchen sich ein Granuliervorgang des aus einer Düse oder eines Düsenaggregates des Extruders ausgetretenen Polymerstrangs anschließt. Es wird das Polymer folglich zu nächst in einem Extruder plastifiziert und das Plastifikat homogenisiert. Sodann wird – sofern nicht bereits in dem eingesetzten Polymerpulver oder -granulat enthalten – ein Treibmittel in das Plastifikat eingebracht, was in aller Regel unter Druck geschieht. Aufgrund des hohen Druckniveaus in dem Extruder, welches bis zu einigen 100 bar betragen kann, liegt das Treibmittel auch bei der Schmelztemperatur des plastifizierten Polymers in flüssiger und/oder überkritischer Phase vor und wird insbesondere in dem Plastifikat gelöst. Unmittelbar nach Austritt aus der Extruderdüse bzw. dem z. B. in Form einer Lochplatte gebildeten Düsenaggregat kommt es infolge des abrupten Druckabfalls, z. B. auf Umgebungsdruck, zum Aufschäumen des/der Polymerstrangs/-stränge aufgrund schneller Expansion des Treibmittels, insbesondere unter Überführen desselben in die Gasphase. Die Zerkleinerung bzw. Granulierung des Polymers geschieht mittels einer dem Extruder nachgeordneten Schneideinrichtung, welche in der Regel eine koaxial zur Extruderdüse rotierende Schneide besitzt. Während es bei kompakten bzw. ungeschäumten Polymeren auch bekannt ist, den/die Polymerstrang/-stränge durch ein Wasserbad zu leiten und anschließend – nach hinreichender Abkühlung – zu granulieren, erfolgt die Zerkleinerung bei geschäumten Polymeren mittels der Schneideinrichtung üblicherweise in einer mit Wasser gefüllten Kammer, um das aufgeschäumte Polymer schnell abzukühlen und die feinporige Schaumstruktur "einzufrieren".
  • Alternativ ist es auch bekannt, den Granuliervorgang getrennt von dem Extrusionsvorgang vorzunehmen, indem das Polymer in ungeschäumter Form zunächst granuliert und anschließend – z. B. unter Initiierung eines geeigneten, in dem Polymergranulat enthaltenen Treibmittels mittels Heißdampf in einer Aufschäumeinheit – aufgeschäumt wird, was aufgrund der Notwendigkeit zweier getrennter Verfahrens schritte jedoch zeit- und kostenaufwendig ist. Überdies ist es schwierig, sowohl für ein schnelles Abkühlen des Polymers und somit für eine feinporige Schaumstruktur als auch für eine Granulierung im noch zumindest teilplastischen Zustand des Polymers und somit für eine möglichst sphärische und regelmäßige Form der Schaumpartikel zu sorgen.
  • Die EP 0 968 077 B1 beschreibt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei welchem das aus der Düse in Form einer Lochplatte aus dem Extruder austretende Polymer in einem der Lochplatte unmittelbar nachgeordneten Unterwassergranulator zu den Schaumpartikeln zerkleinert wird. Der Unterwassergranulator ist derart ausgestaltet, daß er einen Wasserstrom erzeugt, so daß die erzeugten Polymerschaumpartikel in dem als Kühlmittel dienenden Wasserstrom mitgenommen und hinreichend schnell abgekühlt werden, um die feinporige Schaumstruktur aufrechtzuerhalten. Indes ist auch dieses Verfahren relativ aufwendig und erfordert insbesondere die Überführung des Polymers aus dem Extruder in den Wasserstrom des Granulators mit der damit verbundenen Abdichtungsproblematik.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, daß unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile in einem einzigen, zusammenhängenden Verfahrensschritt eine feinporige Schaumstruktur der Polymerschaumpartikel erhalten wird, wobei insbesondere die Möglichkeit besteht, für eine im wesentlichen sphärische, regelmäßige Form der Schaumpartikel zu sorgen.
  • In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das aus der Extruderdüse austretende Polymer mittels einer Schneideinrichtung zerkleinert wird, welche wenigstens ein um eine in Bezug auf die Extruderdüse im wesentlichen senkrechte Achse rotierendes Schneidwerkzeug aufweist, wodurch die Schaumpartikel mit einer im wesentlichen senkrecht zur Extruderdüse gerichteten Geschwindigkeit beaufschlagt und dadurch von der Extruderdüse seitlich fort gefördert werden.
  • In vorrichtungstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ferner vor, daß die Schneideinrichtung wenigstens ein um eine in Bezug auf die Extruderdüse im wesentlichen senkrechte Achse rotierendes Schneidwerkzeug aufweist, welches derart ausgebildet ist, daß die Schaumpartikel mit einer im wesentlichen senkrecht zur Extruderdüse gerichteten Geschwindigkeit beaufschlagt und dadurch von der Extruderdüse seitlich fort gefördert werden.
  • Die Erfindung macht es möglich, in einem einzigen, kombinierten Extrusions- und Granulierschritt Schaumpartikel zu erzeugen, welche eine feinporige Schaumstruktur besitzen, ohne daß ein Abschrecken derselben in einem flüssigen Kühlmedium, wie insbesondere Wasser, erforderlich wäre. Aufgrund dessen, daß das Schneidwerkzeug um eine bezüglich der Extruderdüse im wesentlichen senkrechte Achse rotiert, werden die Schaumpartikel mit einer im wesentlichen senkrecht zur Extruderdüse gerichteten Geschwindigkeit beaufschlagt und dadurch von der Extruderdüse im wesentlichen senkrecht fort gefördert, wobei sie aufgrund der hierbei erreichten Geschwindigkeit nicht nur ohne zusätzliche Maßnahmen, wie insbesondere einen Wasserstrom, von der Schneideinrichtung fort, z. B. in einen Sammelbehälter, gefördert werden, sondern insbesondere auch bei Umgebungsbedingungen, wie Raumtemperatur und Normaldruck, hinreichend schnell abgekühlt werden, um eine feinporige Schaumstruktur ausbilden zu können. Das Schneidwerkzeug kann dabei selbstverständlich vor einer einfachen Düse oder einer Mehrstromdüse, wie einer Lockplatte, des Extruders angeordnet sein.
  • Um für eine im wesentlichen sphärische und regelmäßige Form der Schaumpartikel, vorzugsweise mit geschlossener Oberfläche, zu sorgen, sieht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß die Schaumpartikel in einem noch zumindest teilweise plastischen Zustand mittels des rotierenden Schneidwerkzeugs zu den Schaumpartikeln zerteilt werden. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn das aus der Extruderdüse austretende Polymer unmittelbar nach Austritt aus der Extruderdüse mittels der rotierenden Schneidwerkzeugs zu den Schaumpartikeln zerkleinert wird, was aufgrund eines vorzugsweise vorgesehenen Granuliervorgangs unter Umgebungsbedingungen ohne weiteres möglich ist. Der Abstand zwischen dem freien Ende der Extruderdüse und dem Außenumfang des rotierenden Schneidwerkzeugs kann dabei vorzugsweise auf maximal 10 mm, insbesondere auf maximal 5 mm, vorzugsweise auf maximal 1 mm, eingestellt werden, so daß die Zerkleinerung des noch zumindest teilweise plastischen Polymerstrangs praktisch gleichzeitig mit dessen Aufschäumung geschieht. Eine entsprechende Vorrichtung zeichnet sich folglich dadurch aus, daß das rotierende Schneidwerkzeug der Schneideinrichtung unmittelbar an das freie Ende der Extruderdüse anschließt, wobei der Abstand zwischen dem freien Ende der Extruderdüse und dem Außenumfang des rotierenden Schneidwerkzeugs maximal 10 mm, insbesondere maximal 5 mm, vorzugsweise maximal 1 mm, beträgt.
  • Die Rotationsachse des Schneidwerkzeugs wird vorzugsweise derart in Bezug auf die Achse der Extruderdüse positioniert, daß der Abstand dieser Achsen höchstens die Hälfte des Radius' des Schneidwerkzeugs beträgt, d. h. die Extru derdüse(n) ist/sind auf den zentralen Bereich des rotierenden Schneidwerkzeugs gerichtet, so daß letzteres die aus dem Polymerstrang erzeugten Schaumpartikel etwa senkrecht zur Düsenrichtung fort beschleunigt.
  • In bevorzugter Ausgestaltung werden die Schaumpartikel durch das rotierende Schneidwerkzeug mit einem im wesentlichen in Gravitationsrichtung gerichteten Geschwindigkeitsimpuls beaufschlagt, so daß sie beispielsweise mittels einer Sammeleinrichtung, wie eines Trichters oder dergleichen, rein aufgrund Schwerkraft aufgefangen und weiter transportiert werden können. Die Rotationsachse und die Drehrichtung des Schneidwerkzeugs einer solchen Vorrichtung sind folglich derart gewählt, daß die Schaumpartikel mit einem im wesentlichen in Gravitationsrichtung gerichteten Geschwindigkeitsimpuls beaufschlagt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Schaumpartikel mittels eines Gasstroms von der Extruderdüse fort gefördert werden, dessen Stromrichtung im wesentlichen parallel zur Richtung des Geschwindigkeitsimpulses auf die Schaumpartikel infolge des rotierenden Schneidwerkzeugs gewählt wird, um für eine besonders schnelle und steuerbare Abfuhr der Schaumpartikel zu sorgen. Der Gasstrom wird dabei vorzugsweise, insbesondere ausschließlich, durch Erzeugen eines Unterdrucks stromab der Extruderdüse erzeugt. Der Schneideinrichtung einer solchen Vorrichtung kann somit eine Fördereinrichtung zum Fördern der Schaumpartikel von der Extruderdüse fort zugeordnet sein, welche zur Erzeugung eines Gasstrom in der Lage ist, dessen Stromrichtung sich im wesentlichen parallel zur Richtung des Geschwindigkeitsimpulses auf die Schaumpartikel infolge des rotierenden Schneidwerkzeugs erstreckt, wobei die Fördereinrichtung insbesondere einen Unterdruckerzeuger zur Erzeugung des Gasstroms aufweisen kann.
  • Die Schneideinrichtung, insbesondere zumindest deren rotierendes Schneidwerkzeug, sollte, insbesondere kontinuierlich, gekühlt werden, wobei es in aller Regel ausreicht, die Schneideinrichtungmit Gas, insbesondere Luft, zu kühlen. Der Schneideinrichtung, insbesondere zumindest deren rotierendem Schneidwerkzeug, ist folglich eine Kühleinrichtung zugeordnet, wobei die Schneideinrichtung vorzugsweise mit Gas, insbesondere Luft, gekühlt ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, daß ein Schneidwerkzeug eingesetzt wird, welches im wesentlichen die Form eines Kreiszylinders oder -rings besitzt, an dessen Umfangsfläche eine Mehrzahl an, insbesondere im wesentlichen parallel angeordneten, Schneiden vorgesehen sind, welche zumindest eine in Axialrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente aufweisen. Die Schneiden des Schneidwerkzeugs besitzen hierbei vorzugsweise sowohl eine in Axial- als auch eine in Umfangsrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente, wobei die Schneiden des Schneidwerkzeugs bevorzugt schräg, insbesondere unter einem Winkel zwischen etwa 0° und etwa 60°, z. B. zwischen etwa 30° und etwa 60°, in Bezug auf die Axialrichtung des Schneidwerkzeugs, verlaufen. Eine solche Ausgestaltung hat sich als besonders geeignet erwiesen, sowohl eine einwandfreie Granulierung als auch die Übertragung eines optimalen Geschwindigkeitsimpulses auf die erzeugten Polymerschaumpartikel sicherzustellen.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische perspektivische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstel lung von thermoplastischen Polymerschaumpartikeln;
  • 2 eine schematische perspektivische Detailansicht der Schneideinrichtung mit in diese einmündendem Extruder der Vorrichtung gemäß 1;
  • 3 eine der 3 entsprechende Ansicht, bei welcher der Extruder zur Veranschaulichung der Schneideinrichtung weggelassen worden ist; und
  • 4 eine schematische Stirnansicht des Schneidwerkzeugs der Schneideinrichtung der Vorrichtung gemäß 1 bis 3 von der Extruderdüse her betrachtet.
  • Die in 1 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Schaumpartikeln aus thermoplastischen Polymeren weist eine Strangpresse oder einen Extruder 1 auf, von welchen in 1 der vordere, mit einer Extruderschnecke ausgestattet Abschnitt erkennbar ist. Er umfaßt ferner eine in 1 nicht wiedergegebene Aufgabestelle für das z. B. pulver- oder granulatförmige Polymer sowie – sofern letzteres nicht von vorn herein mit einem Treibmittel versetzt ist – eine weitere, ebenfalls nicht dargestellte Aufgabestelle für ein, z. B. physikalisches, Treibmittel auf. Letztere Aufgabestelle für das Treibmittel sollte in einem Abschnitt ins Innere des Extruders 1 münden, an welchem das Polymer bereits plastifiziert worden ist.
  • An das mit einer oder mehreren Extruderdüsen (nicht erkennbar), z. B. in Form einer Lochplatte, versehene freie Ende des Extruders 1 schließt sich eine Schneideinrichtung 2 an, welche dazu dient, den aus der/den Extruderdüse(n) austretenden, aufschäumenden oder aufgeschäumten Polymerstrang zu Schaumpartikeln zu zerkleinern bzw. zu granulieren. Wie insbesondere auch aus 3 und 4 ersichtlich, umfaßt die Schneideinrichtung 2 ein um eine in Bezug auf die Extruderdüse(n) (bzw. in Bezug auf den Endabschnitt 1 des Extruders) etwa senkrechte – hier: etwa waagrechte – Achse 3 in Rotation versetzbares Schneidwerkzeug 4, welches beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein im wesentliches kreiszylindrisches Schneidrad 5 aufweist, an dessen Umfang eine Mehrzahl an parallel angeordneten Schneiden 6 angeordnet sind. Letztere besitzen sowohl eine in Axial- als auch in Umfangsrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente, wobei sie im vorliegenden Fall beispielsweise unter einem Winkel α von etwa 45° (vgl. 4) in Bezug auf die Axialrichtung, d. h. die Drehachse 3, des Schneidwerkzeugs 4 verlaufen. Das Schneidrad 5 des Schneidwerkzeugs 4 ist mittels einer die Drehachse 3 bildenden Welle 7 in einem Gehäuse 8 gelagert, welches an seiner dem Extruder 1 zugewandten Seite mit einer Öffnung 9 ausgebildet ist, welche das freie Ende des Extruders 1 aufzunehmen vermag, um die Extruderdüse unmittelbar vor dem Schneidwerkzeug 4 positionieren zu können. Die Öffnung 9 ist auf dem Niveau des Schneidwerkzeugs 5 in dem Gehäuse 8 angeordnet. Der Antrieb des Schneidwerkzeugs 4, welches z. B. mit einem Gas, insbesondere Luft, beispielsweise unter einem Druck von etwa 1 bar bis etwa 50 bar, gekühlt sein kann, geschieht z. B. mittels eines Motors 10, dessen Abtriebsrad 12, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes, über einen Zahnriemen 11 (1) mit einer drehfest mit der Welle 7 verbundenen Riemenscheibe in Verbindung steht.
  • Die Schneideinrichtung 2 einschließlich des Motors 10 ist auf einer Platte 14 montiert, welche auf einem Tisch 15 entlang Führungsschienen 16 parallel zum Extruder 1 verlagerbar ist, um die Extruderdüse über die Öffnung 9 in das Gehäuse 8 des Schneidwerkzeugs 4 ein- und ausführen zu können. Auf diese Weise läßt sich ein praktisch beliebiger Abstand zwischen der Extruderdüse und dem Schneidwerkzeug 4 einstellen, welcher insbesondere auch sehr klein, z. B. zwischen etwa 0,1 mm und 5 mm, gewählt werden kann.
  • Im unteren Bereich des Gehäuses 8, welches mit Ausnahme der Öffnung 9 für den Extruder 1 vorzugsweise sowohl allseitig als auch oben geschlossen ausgebildet sein sollte, um einen Austrag von erzeugten Polymerschaumpartikeln zu verhindern, schließt sich an dieses ein trichterförmiges Unterteil 17 an, welches zum Anschluß einer Abführleitung dient, um die generierten Schaumpartikel, insbesondere pneumatisch, fort zu transportieren. Darüber hinaus kann eine insbesondere in Form eines Unterdruckerzeugers ausgebildete Fördereinrichtung (nicht gezeigt) an das trichterförmige Unterteil 17 angeschlossen sein, welche auch für eine zusätzliche Beschleunigung der erzeugten Schaumpartikel dienen kann.
  • Während des Betriebs befindet sich der Endabschnitt des Extruders 1 in seiner in 1 und 2 dargestellten, in die Öffnung 9 des Gehäuses 8 des Schneidwerkzeugs 4 eingebrachten Position, wobei die Schneideinrichtung 2 durch Verschieben derselben entlang der Führungen 16 derart relativ zu dem Extruder 1 positioniert werden kann, daß die Extruderdüse(n) unmittelbar vor dem Schneidrad 5 angeordnet ist/sind. Letzteres wird in die in 3 und 4 mit dem Pfeil 18 angedeutete Richtung rotiert, so daß sich sein dem Extruder 1 zugewandter Umfangsabschnitt, an welchem die Granulierung stattfindet, nach unten bewegt, was in einer Beschleunigung der erzeugten Polymerschaumpartikel in Gravitationsrichtung resultiert.
  • Die mittels der dargestellten Vorrichtung gemäß dem weiter oben erläuterten Verfahren herstellbaren Polymerschaumpartikel zeichnen sich durch eine feinporige Struktur mit geschlossener Oberfläche sowie eine nahezu sphärische Gestalt aus.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0968077 B1 [0007]

Claims (24)

  1. Verfahren zur Herstellung von Schaumpartikel aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer, indem das Polymer einem Extruder (1) aufgegeben und plastifiziert und mit wenigstens einem Treibmittel beaufschlagt wird, wonach das plastifizierte Polymer über wenigstens eine Düse aus dem Extruder (1) ausgebracht und infolge Expansion des Treibmittels aufgeschäumt und mittels einer stromab der Extruderdüse angeordneten Schneideinrichtung (2) zu den Schaumpartikeln zerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Extruderdüse austretende Polymer mittels einer Schneideinrichtung (2) zerkleinert wird, welche wenigstens ein um eine in Bezug auf die Extruderdüse im wesentlichen senkrechte Achse (3) rotierendes Schneidwerkzeug (4) aufweist, wodurch die Schaumpartikel mit einer im wesentlichen senkrecht zur Extruderdüse gerichteten Geschwindigkeit beaufschlagt und dadurch von der Extruderdüse seitlich fort gefördert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumpartikel in einem noch zumindest teilweise plastischen Zustand mittels des rotierenden Schneidwerkzeugs (4) zu den Schaumpartikeln zerteilt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Extruderdüse austretende Polymer unmittelbar nach Austritt aus der Extruderdüse mittels des rotierenden Schneidwerkzeugs (4) zu den Schaumpartikeln zerkleinert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen dem freien Ende der Extruderdüse und dem Außenumfang des rotierenden Schneidwerkzeugs (4) von maximal 10 mm, insbesondere von maximal 5 mm, vorzugsweise von maximal 1 mm, eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (3) des Schneidwerkzeugs (4) derart in Bezug auf die Achse der Extruderdüse positioniert wird, daß der Abstand der Achsen höchstens die Hälfte des Radius' des Schneidwerkzeugs (4) beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumpartikel durch das rotierende Schneidwerkzeug (4) mit einem im wesentlichen in Gravitationsrichtung gerichteten Geschwindigkeitsimpuls beaufschlagt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumpartikel mittels eines Gasstroms von der Extruderdüse fort gefördert werden, dessen Stromrichtung im wesentlichen parallel zur Richtung des Geschwindigkeitsimpulses auf die Schaumpartikel infolge des rotierenden Schneidwerkzeugs (4) ge wählt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom, insbesondere ausschließlich, durch Erzeugen eines Unterdrucks stromab der Extruderdüse erzeugt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (2), insbesondere zumindest deren rotierendes Schneidwerkzeug (4), gekühlt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (2) mit Gas, insbesondere Luft, gekühlt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneidwerkzeug (4) eingesetzt wird, welches im wesentlichen die Form eines Kreiszylinders (5) oder -rings besitzt, an dessen Umfangsfläche eine Mehrzahl an, insbesondere im wesentlichen parallel angeordneten, Schneiden (6) vorgesehen sind, welche zumindest eine in Axialrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente aufweisen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6) des Schneidwerkzeugs (4) sowohl eine in Axial- als auch eine in Umfangsrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente besitzen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6) des Schneidwerkzeugs (4) schräg, insbesondere unter einem Winkel zwischen 0° und 60°, in Bezug auf die Axialrichtung des Schneidwerkzeugs (4), verlaufen.
  14. Vorrichtung zur Herstellung von Schaumpartikel aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, mit – wenigstens einem Extruder (1) zur Plastifizierung des Polymers, welcher gegebenenfalls mit einer Aufgabestelle zur Beaufschlagung des Polymers mit wenigstens einem Treibmittel unter Druck ausgestattet ist und wenigstens eine Düse zum Ausbringen des plastifizierten Polymers umfaßt, sowie – wenigstens einer der Extruderdüse nachgeordneten Schneideinrichtung (2), welche zur Zerkleinerung des Polymers zu den Schaumpartikeln ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (2) wenigstens ein um eine in Bezug auf die Extruderdüse im wesentlichen senkrechte Achse (3) rotierendes Schneidwerkzeug (2) aufweist, welches derart ausgebildet ist, daß die Schaumpartikel mit einer im wesentlichen senkrecht zur Extruderdüse gerichteten Geschwindigkeit beaufschlagt und dadurch von der Extruderdüse seitlich fort gefördert werden.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Schneidwerkzeug (4) der Schneideinrichtung (2) unmittelbar an das freie Ende der Extruderdüse anschließt, wobei der Abstand zwischen dem freien Ende der Extruderdüse und dem Außenumfang des rotierenden Schneidwerkzeugs (4) maximal 10 mm, insbesondere maximal 5 mm, vorzugsweise maximal 1 mm, beträgt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (3) des Schneidwerkzeugs (4) derart in Bezug auf die Achse der Extruderdüse positioniert ist, daß der Abstand der Achsen höchstens die Hälfte des Radius' des Schneidwerkzeugs (4) beträgt.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (3) und die Drehrichtung (18) des Schneidwerkzeugs (4) derart gewählt sind, daß die Schaumpartikel mit einem im wesentlichen in Gravitationsrichtung gerichteten Geschwindigkeitsimpuls beaufschlagt werden.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinrichtung (2) eine Fördereinrichtung zum Fördern der Schaumpartikel von der Extruderdüse fort zugeordnet ist, welche zur Erzeugung eines Gasstrom in der Lage ist, dessen Stromrichtung sich im wesentlichen parallel zur Richtung des Geschwindigkeitsimpulses auf die Schaumpartikel infolge des rotierenden Schneidwerkzeugs (4) erstreckt.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, die Fördereinrichtung einen Unterdruckerzeuger zur Erzeugung des Gasstroms aufweist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinrichtung (2), insbesondere zumindest deren rotierendem Schneidwerkzeug (4), eine Kühleinrichtung zugeordnet ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (2) mit Gas, insbesondere Luft, gekühlt ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (4) im wesentlichen die Form eines Kreiszylinders (5) oder -rings besitzt, an dessen Umfangsfläche eine Mehrzahl an, insbesondere im wesentlichen parallel angeordneten, Schneiden (6) vorgesehen sind, welche zumindest eine in Axialrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente aufweisen.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6) des Schneidwerkzeugs (4) sowohl eine in Axial- als auch eine in Umfangsrichtung verlaufende Erstreckungsrichtungskomponente besitzen.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6) des Schneidwerkzeugs (2) schräg, insbesondere unter einem Winkel zwischen 0° und 60°, in Bezug auf die Axialrichtung des Schneidwerkzeugs (4), verlaufen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015220203A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-20 Alois Edler Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Polystyrol-Granulats

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2512899A1 (de) * 1975-03-24 1976-10-07 Wilhelm Geselbracht Heissabschlaggranuliereinrichtung fuer strangpressen
JPH10244532A (ja) * 1997-03-03 1998-09-14 Teijin Ltd 発泡体の切断装置
EP0968077B1 (de) 1997-12-18 2002-03-06 Gefinex Polymerschäume GmbH Verfahren zur herstellung eines aufgeschäumten granulates und durch dieses verfahren herstellbares aufgeschäumtes granulat

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2512899A1 (de) * 1975-03-24 1976-10-07 Wilhelm Geselbracht Heissabschlaggranuliereinrichtung fuer strangpressen
JPH10244532A (ja) * 1997-03-03 1998-09-14 Teijin Ltd 発泡体の切断装置
EP0968077B1 (de) 1997-12-18 2002-03-06 Gefinex Polymerschäume GmbH Verfahren zur herstellung eines aufgeschäumten granulates und durch dieses verfahren herstellbares aufgeschäumtes granulat

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015220203A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-20 Alois Edler Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Polystyrol-Granulats

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