DE102019109005A1 - Method and device for the production of plastic particles - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffpartikeln (P), wobei ein Strang (S) aufgeschmolzenen Kunststoffs oder ein aus Kunststoff bestehendes Filament zur Bildung von Kunststoffpartikeln (P) mittels mindestens eines Laserstrahls (L) geschnitten wird.The invention relates to a method and a device for producing plastic particles (P), wherein a strand (S) of melted plastic or a filament made of plastic to form plastic particles (P) is cut by means of at least one laser beam (L).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffpartikeln.The invention relates to a method and a device for producing plastic particles.

Die Herstellung von Kunststoffpulvern ist für unterschiedliche Anwendungsfelder relevant, insbesondere für die additive Fertigung, bei der unterschiedliche Fertigungsverfahren Pulver benötigen, die aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen und beispielsweise Partikeldurchmesser kleiner als 200 µm aufweisen. Der derzeit am häufigsten eingesetzte mittlere Partikeldurchmesser liegt im Bereich von 40 µm bis 80 µm. Grundsätzlich sind auch kleinere Partikel verwendbar.The production of plastic powders is relevant for different fields of application, in particular for additive manufacturing, in which different manufacturing processes require powders that are made of thermoplastics and have, for example, particle diameters smaller than 200 µm. The mean particle diameter currently most frequently used is in the range from 40 µm to 80 µm. In principle, smaller particles can also be used.

Zur Herstellung dieser Pulver sind unterschiedliche Verfahren bekannt, beispielhaft die in der WO99/58317A1 beschriebene Perlpolymerisation, die in der DE 698 28 426 T2 beschriebene Keimsuspensionspolymerisation, das in der DE 101 22 492 A1 beschriebene emulsifizierte Mahlen, verschiedene Fällungsverfahren, wie beispielsweise in der DE 29 06 647 B1 , Mahlverfahren, Schmelzsprühverfahren oder die Sprühtrocknung. Die letzteren drei Verfahren sind beispielsweise bekannt aus der EP 2 115 043 B1 . Des Weiteren sind die Verfahren des Unterwassergranulierens und des Stranggranulierens, beispielsweise WO 2017/112723A1 , bekannt.Various processes are known for producing these powders, for example those in FIG WO99 / 58317A1 Bead polymerization described in the DE 698 28 426 T2 seed suspension described in the DE 101 22 492 A1 emulsified milling described, various precipitation processes, such as in the DE 29 06 647 B1 , Grinding process, melt spray process or spray drying. The latter three methods are known from, for example EP 2 115 043 B1 . Furthermore, the methods of underwater pelletizing and strand pelletizing are, for example WO 2017 / 112723A1 , known.

In der US 9,205,590 B2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem geschmolzener Kunststoff aus einer Düse ausgetragen wird, prinzipiell ähnlich dem Meltblown-Verfahren (siehe auch Pinchuk, L. S.; Goldade, V. A.; Makarevich, A. V.; Kestelman, V. N.: Melt Blowing - Equipment, Technology, and Polymer Fibrous Materials, Springer, 2002). Der so entstehende Schmelzestrang wird mit einem in Austragsrichtung neben der Düse ausströmenden Luftstrom beschleunigt und damit auch verjüngt sowie zusätzlich zu Schwingungen angeregt, die zu einer Ablösung von Schmelzesträngen oder -tropfen vom Schmelzestrang führen. Wie in „A novel Extrusion Process for the Production of Polymer Micropellets“, Osswald et al., Polym. Eng. Sci, DOI 10.1002/pen ausgeführt ist, kann diese Technologie teilweise zu einer erfolgreichen Pulverisierung führen und teilweise scheitert die Ablösung von Tropfen, so dass die Tropfen noch durch Fäden verbunden sind. Ebenfalls ist eine gezielte Manipulation der Tropfengröße nicht bekannt.In the US 9,205,590 B2 describes a process in which molten plastic is discharged from a nozzle, in principle similar to the meltblown process (see also Pinchuk, LS; Goldade, VA; Makarevich, AV; Kestelman, VN: Melt Blowing - Equipment, Technology, and Polymer Fibrous Materials, Springer, 2002). The resulting melt strand is accelerated by an air stream flowing out in the discharge direction next to the nozzle and thus also tapered and also excited to vibrate, which lead to a detachment of melt strands or drops from the melt strand. As in "A novel Extrusion Process for the Production of Polymer Micropellets", Osswald et al., Polym. Closely. Sci, DOI 10.1002 / pen, this technology can partially lead to a successful pulverization and partially the detachment of drops fails, so that the drops are still connected by threads. Targeted manipulation of the drop size is also not known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffpartikeln anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method and an improved device for producing plastic particles.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11.The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and by a device with the features of claim 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kunststoffpartikeln wird ein Strang aufgeschmolzenen Kunststoffs oder ein aus Kunststoff bestehendes Filament zur Bildung von Kunststoffpartikeln mittels mindestens eines Laserstrahls geschnitten.In a method according to the invention for producing plastic particles, a strand of melted plastic or a filament made of plastic is cut by means of at least one laser beam to form plastic particles.

In einer Ausführungsform wird der Strang aus einer Schmelzedüse kontinuierlich oder diskontinuierlich gefördert, tritt im Wesentlichen senkrecht nach unten aus und wird anschließend mittels des mindestens einen Laserstrahls geschnitten.In one embodiment, the strand is conveyed continuously or discontinuously from a melt nozzle, exits essentially vertically downwards and is then cut by means of the at least one laser beam.

In einer weiteren Ausführungsform wird das das Filament kontinuierlich oder diskontinuierlich gefördert und an einem freien Ende, insbesondere frei hängenden Ende, mittels des mindestens einen Laserstrahls geschnitten. In einer weiteren Ausführungsform wird das Filament diskontinuierlich gefördert und an einem freien Ende gespannt und mittels mindestens zweier Laserstrahlen geschnitten.In a further embodiment, the filament is conveyed continuously or discontinuously and cut at a free end, in particular a freely hanging end, by means of the at least one laser beam. In a further embodiment, the filament is conveyed discontinuously and tensioned at a free end and cut by means of at least two laser beams.

In einer Ausführungsform tritt aus einer um die Schmelzedüse angeordneten Fluiddüse ein Fluidstrom so aus, dass der Strang beschleunigt und verjüngt wird. Das Fluid kann im einfachsten Fall Luft sein, aber auch andere Gase umfassen, beispielsweise Stickstoff oder andere Inertgase, um eine Oxidation oder mögliche thermooxidative Degradation der Schmelze zu vermeiden. Fluide mit höherer Viskosität als Luft sind hilfreich, um Strömungen mit weniger Turbulenzneigung zu erhalten. Die Aufgabe des Fluidstroms ist es, den Strang zu beschleunigen, so dass dieser sich verjüngt. Somit können Durchmesser des Strangs erzielt werden, die erheblich geringer sind als der Durchmesser der Schmelzedüse.In one embodiment, a fluid stream emerges from a fluid nozzle arranged around the melt nozzle in such a way that the strand is accelerated and tapered. In the simplest case, the fluid can be air, but it can also comprise other gases, for example nitrogen or other inert gases, in order to avoid oxidation or possible thermo-oxidative degradation of the melt. Fluids with a higher viscosity than air are helpful in obtaining flows with less tendency to turbulence. The job of the fluid flow is to accelerate the strand so that it tapers. In this way, the diameter of the strand can be achieved which is considerably smaller than the diameter of the melt nozzle.

In einer Ausführungsform wird der Fluidstrom so temperiert, dass der Strang nicht oder nur wenig erkaltet oder dass der Strang erwärmt wird, beispielsweise durch vorheriges Aufheizen mit einem Heizregister o.ä. Der Fluidstrom kann beispielsweise Temperaturen im Bereich von +/- 50°C um die Temperatur der Schmelze aufweisen.In one embodiment, the fluid flow is tempered in such a way that the strand does not or only slightly cools or that the strand is heated, for example by prior heating with a heating register or the like. The fluid flow can, for example, have temperatures in the range of +/- 50 ° C. around the temperature of the melt.

In einer Ausführungsform wird der Strang unterhalb der Fluiddüse in einem Rohr geführt. Somit wird ein möglichst gleichmäßiger Fluidstrom mit möglichst gleichbleibender Geschwindigkeit in Austragsrichtung der Schmelze und möglichst geringen Verwirbelungen unterstützt. Eine Verjüngung des Rohres kann dazu genutzt werden, den Fluidstrom weiter zu beschleunigen und damit die Verstreckung des Strangs zu unterstützen.In one embodiment, the strand is guided in a tube below the fluid nozzle. In this way, a fluid flow that is as uniform as possible is supported with as constant a speed as possible in the discharge direction of the melt and with as little turbulence as possible. A tapering of the tube can be used to further accelerate the fluid flow and thus to support the stretching of the strand.

In einer Ausführungsform erfolgt mittels des Laserstrahls ein Energieeintrag in den Strang derart, dass der Kunststoff an der betreffenden Stelle des Strangs schlagartig verdampft oder sich gasförmig zersetzt. Auf diese Weise kann eine Fadenbildung vermieden werden. Es kann eine Parameterkonfiguration derart gewählt werden, dass ausreichend Energie eingetragen wird, um eine saubere, das heißt fadenfreie, Ablösung von Tropfen zu erzielen, insbesondere ohne Materialverlust durch Verdampfen. Mit der Temperierung des Stranges sowie des Fluidstroms und über die Wahl der Intensität, Verteilung und Dauer des Laserstrahls kann auch die Rundheit der Tropfen beeinflusst werden. So lange der Tropfen flüssig ist, wird die Oberflächenspannung eine gleichmäßige Verrundung des Tropfens anstreben.In one embodiment, energy is introduced into the strand by means of the laser beam in such a way that the plastic at the relevant point on the strand suddenly evaporates or decomposes in gaseous form. In this way, thread formation can be avoided. A parameter configuration can be selected in such a way that sufficient energy is introduced in order to achieve a clean, that is, thread-free, detachment of drops, in particular without any loss of material through evaporation. The roundness of the droplets can also be influenced by controlling the temperature of the strand and the fluid flow and by selecting the intensity, distribution and duration of the laser beam. As long as the drop is liquid, the surface tension will strive for an even rounding of the drop.

In einer Ausführungsform wird zur Erzeugung des Laserstrahls ein CO2-Laser verwendet. Dessen genutzte Wellenlänge, beispielsweise 10,6 µm, wird in der Regel von Kunststoffen ausreichend gut absorbiert.In one embodiment, a CO 2 laser is used to generate the laser beam. The wavelength used, for example 10.6 µm, is usually sufficiently well absorbed by plastics.

In einer Ausführungsform ist oder wird der Kunststoff so eingefärbt, dass sein Absorptionsspektrum der Wellenlänge des zur Erzeugung des Laserstrahls verwendeten Lasers angepasst ist. Die Einfärbung der Kunststoffe kann dazu dienen, das Absorptionsspektrum des Kunststoffs der Wellenlänge des Laserstrahls anzupassen. So absorbieren schwarz eingefärbte Kunststoffe, beispielsweise durch Zugabe von Rußen, Wellenlängen im Bereich der meisten gängigen Laserquellen. Somit können auch Faserlaser (typische Wellenlänge im Bereich von 1064 nm) oder andere Laserquellen mit geringeren Wellenlängen als die des CO2-Lasers genutzt werden. Dies ist vorteilhaft, um möglichst kleine Spotgrößen (Fokusdurchmesser) des Laserstrahls zu nutzen, die die Zone des Energieeintrags klein halten. Je kleiner diese Zonen, desto günstiger erfolgt die Separierung eines Tropfens bzw. Strangabschnittes.In one embodiment, the plastic is or is colored in such a way that its absorption spectrum is adapted to the wavelength of the laser used to generate the laser beam. The coloring of the plastics can be used to adapt the absorption spectrum of the plastics to the wavelength of the laser beam. For example, plastics colored black absorb wavelengths in the range of most common laser sources, for example by adding carbon black. This means that fiber lasers (typical wavelength in the range of 1064 nm) or other laser sources with shorter wavelengths than those of the CO 2 laser can also be used. This is advantageous in order to use the smallest possible spot sizes (focus diameter) of the laser beam, which keep the energy input zone small. The smaller these zones, the more favorable the separation of a drop or strand section.

In einer Ausführungsform wird der Laserstrahl gepulst.In one embodiment, the laser beam is pulsed.

In einer Ausführungsform wird der Laserstrahl als Laserscanner betrieben, so dass der Energieeintrag durch eine Führung des Laserstrahls bzw. der gepulsten Laserstrahlung gesteuert werden kann. Beispielsweise ist es dann auch möglich bei einem Spotdurchmesser, der kleiner als der Strangdurchmesser ist, einen Energieeintrag über die gesamte Breite des Strangs zu erzielen. Ist die Scangeschwindigkeit hinreichend groß und die Strangaustragsgeschwindigkeit entsprechend langsam, so kann mittels Scanning auch eine quasi-gleichzeitiges Ablösen mehrerer Strangabschnitte erreicht werden.In one embodiment, the laser beam is operated as a laser scanner so that the energy input can be controlled by guiding the laser beam or the pulsed laser radiation. For example, with a spot diameter that is smaller than the strand diameter, it is then also possible to achieve an energy input over the entire width of the strand. If the scanning speed is sufficiently high and the strand discharge speed is correspondingly slow, a quasi-simultaneous detachment of several strand sections can also be achieved by means of scanning.

In einer Ausführungsform weist das Rohr mindestens einen seitlich angeordneten, für den Laserstrahl transparenten Einlass auf, durch den der Laserstrahl geführt wird.In one embodiment, the tube has at least one laterally arranged inlet that is transparent to the laser beam and through which the laser beam is guided.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffpartikeln umfasst eine Schmelzedüse, aus der ein Strang aufgeschmolzenen Kunststoffs austragbar ist, und mindestens einen Laser, mittels dessen mindestens ein Laserstrahl auf den Strang führbar ist, um den Strang zur Bildung von Kunststoffpartikeln zu schneiden.A device according to the invention for the production of plastic particles comprises a melt nozzle from which a strand of melted plastic can be discharged, and at least one laser, by means of which at least one laser beam can be guided onto the strand in order to cut the strand to form plastic particles.

Unter dem Schneiden des Strangs kann in der vorliegenden Anmeldung zum einen verstanden werden, dass der Energieeintrag des Lasers die Zerlegung des Stranges in Tropfen lediglich befördert, zum anderen aber auch, dass der Energieeintrag durch den Laser so hoch ist, dass konventionelles Laserschneiden vorliegt, bei dem der Energieeintrag den Kunststoff teilweise verdampft, so dass ein Abschnitt abgetrennt wird. Außerdem sollen Mischformen dieser beiden Optionen unter dem Begriff des Schneidens des Strangs inbegriffen sein.In the present application, cutting the strand can be understood to mean, on the one hand, that the energy input from the laser merely promotes the breakdown of the strand into droplets, and on the other hand that the energy input by the laser is so high that conventional laser cutting is present the energy input partially evaporates the plastic, so that a section is separated. In addition, mixed forms of these two options should be included under the term of cutting the strand.

In einer Ausführungsform ist die Schmelzedüse so angeordnet, dass der Strang im Wesentlichen senkrecht nach unten austritt.In one embodiment, the melt nozzle is arranged such that the strand emerges essentially vertically downwards.

In einer Ausführungsform ist umliegend um die Schmelzedüse eine Fluiddüse für den Ausstoß eines Fluidstroms vorgesehen, um den Strang zu beschleunigen und zu verjüngen.In one embodiment, a fluid nozzle is provided around the melt nozzle for ejecting a fluid stream in order to accelerate and taper the strand.

In einer Ausführungsform ist eine Heizeinrichtung zum Temperieren des Fluidstroms vorgesehen.In one embodiment, a heating device is provided for controlling the temperature of the fluid flow.

In einer Ausführungsform ist unterhalb des Austritts des Fluidstroms ein Rohr vorgesehen, in dem der Strang führbar ist.In one embodiment, a tube, in which the strand can be guided, is provided below the outlet of the fluid flow.

In einer Ausführungsform weist das Rohr mindestens einen seitlich angeordneten, für den Laserstrahl transparenten Einlass auf, durch den der Laserstrahl führbar ist.In one embodiment, the tube has at least one laterally arranged inlet that is transparent to the laser beam and through which the laser beam can be guided.

Das Prinzip der Erfindung beruht auf dem insbesondere kontinuierlichen strangförmigen Ausstoß einer Kunststoffschmelze aus einer Düse, woraufhin dieser Strang pulsartig mit Hilfe von Laserstrahlung lokal derartig erwärmt wird, dass er in mehrere Teile, beispielsweise Tropfen, zerfällt. Diese Tropfen fallen anschließend nach unten und kühlen während des Falles ab, so dass der Kunststoff nun als Pulver, auch Mikrogranulat genannt, vorliegt.The principle of the invention is based on the particularly continuous strand-shaped ejection of a plastic melt from a nozzle, whereupon this strand is locally heated in a pulsed manner with the aid of laser radiation in such a way that it breaks up into several parts, for example drops. These drops then fall down and cool down as they fall, so that the plastic is now available as a powder, also known as microgranulate.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die Ablösung von Tropfen aus dem Schmelzestrang gezielter beeinflussen und es kann auf eine Schwingungsanregung verzichtet werden.By means of the method according to the invention, the detachment of drops from the melt strand can be influenced in a more targeted manner and excitation of vibrations can be dispensed with.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffpartikeln, und
  • 2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffpartikeln.
Show in it:
  • 1 a schematic view of an apparatus for producing plastic particles, and
  • 2 a schematic view of a further embodiment of an apparatus for producing plastic particles.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Herstellung von Kunststoffpartikeln P. 1 shows a schematic view of a device 1 for the production of plastic particles P .

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Schmelzedüse 2, aus der ein Strang S aufgeschmolzenen Kunststoffs ausgetragen wird. Das Aufschmelzen des Kunststoffs und Pumpen der Schmelze kann beispielsweise von einem Ein- oder Mehrschneckenextruder ausgeführt werden. Umliegend um die Schmelzedüse 2 befindet sich eine kreisringspaltförmige Fluiddüse 3 für den Ausstoß eines Fluidstroms F. Das Fluid kann im einfachsten Fall Luft sein, aber auch andere Gase umfassen, beispielsweise Stickstoff oder andere Inertgase, um eine Oxidation oder mögliche thermooxidative Degradation der Schmelze zu vermeiden. Fluide mit höherer Viskosität als Luft sind hilfreich, um Strömungen mit weniger Turbulenzneigung zu erhalten. Die Aufgabe des Fluidstroms F ist es, den Strang S zu beschleunigen, so dass dieser sich verjüngt. Somit können Durchmesser des Strangs S erzielt werden, die erheblich geringer sind als der Durchmesser der Schmelzedüse 2. Hierfür, und für den folgenden Schritt, ist es nützlich, dass der Strang S nicht erkaltet oder dass der Strang S sogar erwärmt wird. Der Fluidstrom F kann daher temperierbar sein, beispielsweise durch vorheriges Aufheizen mit einem Heizregister o.ä., und Temperaturen im Bereich von beispielsweise +/- 50°C um die Temperatur der Schmelze aufweisen. Im Gegensatz zur US 9,205,590 B2 soll der Fluidstrom F den Strang S also nicht stark anregen und in Schwingung versetzen, so dass der Strang S zerfällt. Zur Unterstützung eines möglichst gleichmäßigen Fluidstroms F mit möglichst gleichbleibender Geschwindigkeit in Austragsrichtung der Schmelze und möglichst geringen Verwirbelungen kann der Bereich unterhalb des Austrags des Strangs S aus der Schmelzedüse 2 und unterhalb des Austritts des Fluidstroms F mit einem Rohr (nicht dargestellt) ummantelt sein. Der verjüngte Strang S wird im Weiteren mit einem oder mehreren Laserstrahlen L impulsartig lokal angeregt. Dadurch erfolgt ein Energieeintrag in den Strang S, der die Temperatur in einem kleinen Abschnitt des Strangs S stark erhöht. Je nach Intensität der Laserstrahlung findet eine Temperaturerhöhung des Strangs S statt, die wiederum eine Absenkung von Viskosität und Schmelzefestigkeit zur Folge hat, so dass an der Stelle des Energieeintrags im Strang S die Ablösung eines Tropfens T begünstigt wird. Je höher der lokale Energieeintrag, desto stärker wird die Tropfenablösung begünstigt. Der Energieeintrag kann so stark sein, dass der Kunststoff an dieser Stelle schlagartig verdampft oder sich gasförmig zersetzt. Auf diese Weise kann eine Fadenbildung vermieden werden. Es kann eine Parameterkonfiguration derart gewählt werden, dass ausreichend Energie eingetragen wird, um eine saubere, das heißt fadenfreie Ablösung von Tropfen T zu erzielen. Mit der Temperierung des Stranges S sowie des Fluidstroms F und über die Wahl der Intensität, Verteilung und Dauer des Laserstrahls L kann auch die Rundheit der Tropfen T beeinflusst werden. So lange der Tropfen T flüssig ist, wird die Oberflächenspannung eine gleichmäßige Verrundung des Tropfens T anstreben. Die Flugphase der Tropfen T nach dem Schnitt kann also wie in einem Downer Reactor (Sachs et al.: Characterization of a downer reactor for particle rounding, doi: 10.1016/j.powtec.2017.01.006; Sachs et al.: Rounding of Irregular Polymer Particles in a Downer Reactor, doi: 10.1016/j.proeng.2015.01.119) zur Beeinflussung der Partikelform genutzt werden. Der abgekühlte Tropfen T bildet dann einen Partikel P.The device 1 includes a melt nozzle 2 , of which one strand S. melted plastic is discharged. Melting the plastic and pumping the melt can be carried out, for example, by a single or multi-screw extruder. Surrounding the melt nozzle 2 there is an annular gap-shaped fluid nozzle 3 for ejecting a fluid stream F. . In the simplest case, the fluid can be air, but it can also comprise other gases, for example nitrogen or other inert gases, in order to avoid oxidation or possible thermo-oxidative degradation of the melt. Fluids with a higher viscosity than air are helpful in obtaining flows with less tendency to turbulence. The job of the fluid flow F. is the strand S. to accelerate, so that it tapers. Thus, the diameter of the strand S. can be achieved that are significantly smaller than the diameter of the melt nozzle 2 . For this, and for the following step, it is useful to have the strand S. not cold or that the strand S. is even heated. The fluid flow F. can therefore be temperature-controlled, for example by prior heating with a heating register or the like, and have temperatures in the range of, for example, +/- 50 ° C. around the temperature of the melt. In contrast to US 9,205,590 B2 should the fluid flow F. the strand S. so do not strongly stimulate and vibrate, so that the strand S. disintegrates. To support a fluid flow that is as uniform as possible F. with the most constant speed possible in the discharge direction of the melt and the lowest possible turbulence, the area below the discharge of the strand S. from the melt nozzle 2 and below the exit of the fluid stream F. be sheathed with a tube (not shown). The tapered strand S. is further used with one or more laser beams L. impulse-like locally excited. This results in an energy input into the string S. showing the temperature in a small section of the strand S. greatly increased. Depending on the intensity of the laser radiation, the temperature of the strand increases S. instead, which in turn leads to a reduction in viscosity and melt strength, so that at the point of energy input in the strand S. the detachment of a drop T is favored. The higher the local energy input, the more the droplet detachment is favored. The energy input can be so strong that the plastic suddenly evaporates or decomposes in gaseous form at this point. In this way, thread formation can be avoided. A parameter configuration can be selected in such a way that sufficient energy is introduced to ensure a clean, that is, thread-free, detachment of drops T to achieve. With the temperature control of the strand S. as well as the fluid flow F. and the choice of intensity, distribution and duration of the laser beam L. can also change the roundness of the drops T to be influenced. As long as the drop T is liquid, the surface tension is a uniform rounding of the drop T strive for. The flight phase of the drops T after the cut, as in a Downer Reactor (Sachs et al .: Characterization of a downer reactor for particle rounding, doi: 10.1016 / j.powtec.2017.01.006; Sachs et al .: Rounding of Irregular Polymer Particles in a Downer Reactor, doi: 10.1016 / j.proeng.2015.01.119) can be used to influence the particle shape. The cooled drop T then forms a particle P .

Das Verfahren benötigt jedoch nicht zwingend den Einsatz des Fluidstroms F.However, the method does not necessarily require the use of the fluid flow F. .

Der Laserstrahl L kann von unterschiedlichen Seiten und/oder Winkeln an den Strang S geführt werden.The laser beam L. can be attached to the strand from different sides and / or angles S. be guided.

Durch den Einsatz von mehreren Laserquellen, -strahlteilern oder Blenden können auch simultan mehrere Schnitte durch Laserstrahlen L durchgeführt werden.By using several laser sources, beam splitters or diaphragms, several cuts can be made simultaneously with laser beams L. be performed.

Der Laserstrahl L sollte vom verarbeiteten Kunststoff ausreichend absorbiert werden. Beispielsweise kann ein CO2-Laser verwendet werden, dessen genutzte Wellenlänge, beispielsweise 10,6 µm, in der Regel von Kunststoffen ausreichend gut absorbiert wird. Die Einfärbung der Kunststoffe kann dazu dienen, das Absorptionsspektrum des Kunststoffs der Wellenlänge des Laserstrahls L anzupassen. So absorbieren schwarz eingefärbte Kunststoffe, beispielsweise durch Zugabe von Rußen, Wellenlängen im Bereich der meisten gängigen Laserquellen.The laser beam L. should be sufficiently absorbed by the processed plastic. For example, a CO 2 laser can be used whose wavelength used, for example 10.6 μm, is generally sufficiently well absorbed by plastics. The coloring of the plastics can serve to change the absorption spectrum of the plastics to the wavelength of the laser beam L. adapt. For example, plastics colored black absorb wavelengths in the range of most common laser sources, for example by adding carbon black.

Über die Parameter Durchmesser der Schmelzedüse 2, Schmelzetemperatur, Temperatur des Fluidstroms F und Geschwindigkeit des Fluidstroms F ist der erzielte Durchmesser des Strangs S einstellbar. Der zeitliche Abstand der Laserimpulse bestimmt die Länge der hergestellten Strangabschnitte, die sich zu Tropfen T kontrahieren. Das Verfahren ermöglicht es also, die Pulverkornform und -größenverteilung direkter zu beeinflussen als in der US 9,205,590 B2 .Via the parameters diameter of the melt nozzle 2 , Melt temperature, temperature of the fluid flow F. and velocity of fluid flow F. is the achieved diameter of the strand S. adjustable. The time interval between the laser pulses determines the length of the produced Sections of strands that become drops T contract. The process thus makes it possible to influence the powder grain shape and size distribution more directly than in the US 9,205,590 B2 .

2 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Herstellung von Kunststoffpartikeln P. 2 shows a schematic view of a further embodiment of a device 1 for the production of plastic particles P .

Dabei kommt eine kreisrunde Schmelzedüse 2 für die Kunststoffschmelze, beispielsweise mit Durchmesser D3 = 200 µm, zum Einsatz. Die Fluiddüse 3 in Form eines Kreisringspalts, aus dem der Fluidstrom F austritt, kann beispielsweise einen Durchmesser D1-D2 von 1,5 mm aufweisen.A circular melt nozzle is used 2 for the plastic melt, for example with a diameter D3 = 200 µm. The fluid nozzle 3 in the form of an annular gap from which the fluid flow F. emerges, for example, a diameter D1-D2 of 1.5 mm.

Aus diesem Kreisringspalt entwickelt sich nahtlos ein Rohr 4, beispielsweise mit einem Innendurchmesser D1 = 3 mm, das den Fluidstrom F weiterführt. Unterhalb des Austritts der Schmelzedüse 2, beispielsweise ca. 20 cm unterhalb, befindet sich ein Einlass 5 im Rohr 4, der für den Laserstrahl L transparent ist. Beispielsweise kommt ein pulsbarer CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm zum Einsatz. Das Rohr 4 endet unterhalb des Einlasses 5, beispielsweise 2 cm unterhalb. Anschließend kann eine Absaugung mit geringerer Fluidgeschwindigkeit und größerem Rohrquerschnitt, beispielsweise mindestens Faktor zehn größer als das Rohr 4, vorgesehen sein, so dass kühle Umgebungsluft, beispielsweise mit einer Temperatur von etwa 20 °C, angesaugt werden kann, und somit die abgelösten Tropfen T erstarren können und einem Auffangbehälter zugeführt werden können. Die Austragsrichtung ist senkrecht, so dass die Schwerkraft den Materialfluss unterstützt.A pipe develops seamlessly from this annular gap 4th , for example with an inner diameter D1 = 3 mm, that the fluid flow F. continues. Below the outlet of the melt nozzle 2 , for example approx. 20 cm below, there is an inlet 5 in the pipe 4th that for the laser beam L. is transparent. For example, a pulsable CO 2 laser with a wavelength of 10.6 µm is used. The pipe 4th ends below the inlet 5 , for example 2 cm below. Subsequently, suction with a lower fluid velocity and a larger pipe cross-section, for example at least a factor of ten larger than the pipe 4th , be provided so that cool ambient air, for example at a temperature of about 20 ° C, can be sucked in, and thus the detached drops T can solidify and can be fed to a collecting container. The discharge direction is vertical, so that gravity supports the material flow.

Beispielsweise wird ein Polypropylen Homopolymer mit einer Melt Flow Rate (MFR) von 50 g/min (gemessen bei 230 °C, 2,16 kg) eingesetzt. Zum Aufschmelzen und Fördern des Kunststoffs kommt beispielsweise ein Einschneckenextruder zum Einsatz. Die Temperatur der Schmelze beträgt beispielsweise 240 °C, die Temperatur der in der Fluiddüse 3 ausgeblasenen Luft ebenfalls. Bei einem Kunststoff-Massedurchsatz von beispielsweise 0,05 kg/h wird ein Fluidvolumenstrom von beispielsweise 8,6 l/min eingesetzt. Der Laserstrahl L wird beispielsweise mit einer Frequenz von 20 kHz gepulst, beispielsweise mit einer Pulsdauer von 5 µs und einer Leistung von 1100 mW. Damit wird der Strang S so stark verstreckt, dass eine Partikelgröße von beispielsweise ca. 50µm erreicht wird, wenn die Partikel P erkaltet sind.For example, a polypropylene homopolymer with a melt flow rate (MFR) of 50 g / min (measured at 230 ° C., 2.16 kg) is used. A single-screw extruder, for example, is used to melt and convey the plastic. The temperature of the melt is, for example, 240 ° C., the temperature in the fluid nozzle 3 blown air as well. With a plastic mass throughput of, for example, 0.05 kg / h, a fluid volume flow of, for example, 8.6 l / min is used. The laser beam L. is pulsed, for example, with a frequency of 20 kHz, for example with a pulse duration of 5 μs and a power of 1100 mW. This becomes the strand S. stretched so much that a particle size of, for example, approx. 50 µm is achieved if the particles P are cold.

Der Fokusdurchmesser des Laserstrahls L auf dem Strang S beträgt beispielsweise 100 µm. Die Intensitätsverteilung des Laserstrahls im Fokus kann sich einer Gauß‘schen Verteilung annähern.The focus diameter of the laser beam L. on the strand S. is for example 100 µm. The intensity distribution of the laser beam in the focus can approximate a Gaussian distribution.

In einer weiteren Ausführungsform kann anstatt des luftunterstützten Abzugs vorgesehen sein, den Strang S auf einer Rolle abzulegen und mit Hilfe einstellbarer Rollengeschwindigkeit abzuziehen. Damit können extreme Verstreckungen erreicht werden. Der Strang S erkaltet dabei auf der Rolle zu einem Faden (Monofilament). Er wird auf der Rolle jedoch nicht aufgewickelt, wie aus der Spinnfaserherstellung bekannt ( CH000000273678A ), sondern weiter geführt bis zu einem Abschnitt, wo er frei hängt, während er kontinuierlich gefördert wird. Auf diesem Streckenabschnitt wird das Filament dann analog zum Verfahren beim Schmelzestrang mit Hilfe von Laserimpulsen geschnitten.In a further embodiment, instead of the air-assisted vent, the strand can be provided S. put on a roll and pulled off with the help of adjustable roll speed. Extreme stretching can thus be achieved. The strand S. cools down on the roll to form a thread (monofilament). However, it is not wound onto the roll, as is known from the manufacture of staple fibers ( CH000000273678A ), but continues to a section where it hangs freely while being continuously conveyed. On this section of the line, the filament is then cut with the help of laser pulses, analogous to the process for the melt strand.

Grundsätzlich kann das Schneiden auch von der Filamentherstellung entkoppelt und auch diskontinuierlich durchgeführt werden.In principle, the cutting can also be decoupled from the filament production and can also be carried out discontinuously.

Grundsätzlich ist auch folgende diskontinuierliche Ausführung für einen besonders reproduzierbaren Schnitt anwendbar: Das Filament wird von einer Rolle abgespult, wobei das freie Ende gespannt wird, beispielsweise zwischen zwei Spannbacken oder mit einem Greifer. Das Abspulen wird gestoppt, so dass ein gespanntes Filament vorliegt. Dieses Filament wird durch gleichzeitig eintreffende Laserimpulse an mehreren Stellen geschnitten, so dass zahlreiche Abschnitte entstehen. Es müssen mindestens zwei Laserimpulse sein. Es können jedoch auch beliebig viele Laserimpulse sein. Nach dem Schneidvorgang verbleibt ein nicht geschnittener Rest an den Greifern/Einspannungen. Das Filament ist mit dem so abgewandelten Verfahren leichter kontrollierbar als ein mit einem Luftstrom geführter Schmelzestrang.In principle, the following discontinuous design can also be used for a particularly reproducible cut: The filament is unwound from a roll, the free end being tensioned, for example between two clamping jaws or with a gripper. Unwinding is stopped so that the filament is taut. This filament is cut at several points by simultaneously arriving laser pulses, so that numerous sections are created. There must be at least two laser pulses. However, there can also be any number of laser pulses. After the cutting process, an uncut residue remains on the grippers / fixtures. With the method modified in this way, the filament can be controlled more easily than a strand of melt guided with an air stream.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtungcontraption
22
SchmelzedüseMelt nozzle
33
FluiddüseFluid nozzle
44th
Rohrpipe
55
Einlass inlet
D1D1
Durchmesserdiameter
D2D2
Durchmesserdiameter
D3D3
Durchmesserdiameter
D4D4
Durchmesserdiameter
FF.
FluidstromFluid flow
LL.
Laserstrahllaser beam
PP
Partikel, KunststoffpartikelParticles, plastic particles
SS.
Strangstrand
TT
Tropfendrops

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 9958317 A1 [0003]WO 9958317 A1 [0003]
  • DE 69828426 T2 [0003]DE 69828426 T2 [0003]
  • DE 10122492 A1 [0003]DE 10122492 A1 [0003]
  • DE 2906647 B1 [0003]DE 2906647 B1 [0003]
  • EP 2115043 B1 [0003]EP 2115043 B1 [0003]
  • WO 2017/112723 A1 [0003]WO 2017/112723 A1 [0003]
  • US 9205590 B2 [0004, 0033, 0038]US 9205590 B2 [0004, 0033, 0038]
  • CH 000000273678 A [0044]CH 000000273678 A [0044]

Claims (16)

Verfahren zur Herstellung von Kunststoffpartikeln (P), wobei ein Strang (S) aufgeschmolzenen Kunststoffs oder ein aus Kunststoff bestehendes Filament zur Bildung von Kunststoffpartikeln (P) mittels mindestens eines Laserstrahls (L) geschnitten wird.Process for the production of plastic particles (P), wherein a strand (S) of melted plastic or a filament made of plastic is cut by means of at least one laser beam (L) to form plastic particles (P). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strang (S) aus einer Schmelzedüse (2) kontinuierlich oder diskontinuierlich gefördert wird und im Wesentlichen senkrecht nach unten austritt und anschließend mittels des mindestens einen Laserstrahls (L) geschnitten wird oder wobei das Filament kontinuierlich oder diskontinuierlich gefördert wird und in einem Abschnitt, in dem es frei hängt, mittels des mindestens einen Laserstrahls (L) geschnitten wird oder wobei das Filament diskontinuierlich gefördert und an einem freien Ende gespannt und mittels mindestens zweier Laserstrahlen (L) geschnitten wird.Procedure according to Claim 1 , the strand (S) being conveyed continuously or discontinuously from a melt nozzle (2) and exiting essentially vertically downwards and then being cut by means of the at least one laser beam (L) or the filament being conveyed continuously or discontinuously and in one section , in which it hangs freely, is cut by means of the at least one laser beam (L) or the filament is conveyed discontinuously and tensioned at a free end and cut by means of at least two laser beams (L). Verfahren nach Anspruch 2, wobei aus einer um die Schmelzedüse (2) angeordneten Fluiddüse (3) ein Fluidstrom (F) so austritt, dass der Strang (S) beschleunigt und verjüngt wird.Procedure according to Claim 2 , wherein a fluid stream (F) emerges from a fluid nozzle (3) arranged around the melt nozzle (2) in such a way that the strand (S) is accelerated and tapered. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Fluidstrom (F) so temperiert wird, dass der Strang (S) nicht oder nur wenig erkaltet oder dass der Strang (S) erwärmt wird.Procedure according to Claim 3 , wherein the fluid flow (F) is tempered so that the strand (S) does not or only slightly cools or that the strand (S) is heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Strang (S) unterhalb der Fluiddüse (3) in einem Rohr (4) geführt wird.Method according to one of the Claims 3 or 4th , the strand (S) being guided in a tube (4) below the fluid nozzle (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des Laserstrahls (L) ein Energieeintrag in den Strang (S) derart erfolgt, dass der Kunststoff an der betreffenden Stelle des Strangs (S) schlagartig verdampft oder sich gasförmig zersetzt.Method according to one of the preceding claims, wherein the laser beam (L) is used to introduce energy into the strand (S) in such a way that the plastic suddenly evaporates or gaseously decomposes at the relevant point on the strand (S). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein CO2-Laser zur Erzeugung des Laserstrahls verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a CO 2 laser is used to generate the laser beam. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kunststoff so eingefärbt ist oder wird, dass sein Absorptionsspektrum der Wellenlänge eines zur Erzeugung des Laserstrahls verwendeten Lasers angepasst ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the plastic is or is colored in such a way that its absorption spectrum is adapted to the wavelength of a laser used to generate the laser beam. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl (L) gepulst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the laser beam (L) is pulsed. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Rohr (4) mindestens einen seitlich angeordneten, für den Laserstrahl (L) transparenten Einlass (5) aufweist, durch den der Laserstrahl (L) geführt wird.Method according to one of the Claims 5 to 9 wherein the tube (4) has at least one laterally arranged inlet (5) which is transparent to the laser beam (L) and through which the laser beam (L) is guided. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Kunststoffpartikeln (P), umfassend eine Schmelzedüse (2), aus der ein Strang (S) aufgeschmolzenen Kunststoffs austragbar ist, und mindestens einen Laser mittels dessen mindestens ein Laserstrahl (L) auf den Strang (S) führbar ist, um den Strang (S) zur Bildung von Kunststoffpartikeln (P) zu schneiden.Device (1) for producing plastic particles (P), comprising a melt nozzle (2) from which a strand (S) of melted plastic can be discharged, and at least one laser by means of which at least one laser beam (L) can be guided onto the strand (S) is to cut the strand (S) to form plastic particles (P). Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Schmelzedüse (2) so angeordnet ist, dass der Strang (S) im Wesentlichen senkrecht nach unten austritt.Device (1) according to Claim 11 , wherein the melt nozzle (2) is arranged so that the strand (S) emerges essentially vertically downwards. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei umliegend um die Schmelzedüse (2) eine Fluiddüse (3) für den Ausstoß eines Fluidstroms (F) vorgesehen ist, um den Strang (S) zu beschleunigen und zu verjüngen.Device (1) according to Claim 11 or 12 , a fluid nozzle (3) for ejecting a fluid stream (F) being provided around the melt nozzle (2) in order to accelerate and taper the strand (S). Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei eine Heizeinrichtung zum Temperieren des Fluidstroms (F) vorgesehen ist.Device (1) according to Claim 13 , wherein a heating device is provided for controlling the temperature of the fluid flow (F). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei unterhalb des Austritts des Fluidstroms (F) ein Rohr (4) vorgesehen ist, in dem der Strang (S) führbar ist.Device (1) according to one of the Claims 13 or 14th , a tube (4) in which the strand (S) can be guided is provided below the outlet of the fluid flow (F). Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, wobei das Rohr (4) mindestens einen seitlich angeordneten, für den Laserstrahl (L) transparenten Einlass (5) aufweist, durch den der Laserstrahl (L) führbar ist.Device (1) according to Claim 15 wherein the tube (4) has at least one laterally arranged inlet (5) transparent to the laser beam (L) through which the laser beam (L) can be guided.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024012631A1 (en) * 2022-07-15 2024-01-18 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Apparatus and process for producing polymer particles and use of polymer particles as polymer particle standard

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3812416A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-28 Acondicionamiento Tarrasense Process for producing polymers in powder form

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7146393U (en) * Merges H Kg Device for granulating strand or rod-shaped material
CH273678A (en) * 1949-05-19 1951-02-28 Inventa Ag Method and device for melt spinning polyamide threads.
DE2906647B1 (en) * 1979-02-21 1980-04-17 Huels Chemische Werke Ag Process for the preparation of powdery coating compositions based on polyamides with at least 10 aliphatic carbon atoms per carbonamide group
WO1999058317A1 (en) * 1998-05-11 1999-11-18 Bayer Aktiengesellschaft Method and material for producing model elements
DE10122492A1 (en) * 2001-05-10 2002-11-14 Bayer Ag Spherical polymer particles are produced by melting a thermoplastic, adding a molecular liquid phase dispersing agent, forming droplets, cooling and liquid phase separation.
DE69828426T2 (en) * 1997-10-10 2005-12-01 Microbeads As METHOD FOR PRODUCING POLYMER PARTICLES
US9205590B2 (en) * 2012-03-06 2015-12-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Polymer pelletization via melt fracture
EP2115043B1 (en) * 2007-04-05 2017-05-31 EOS GmbH Electro Optical Systems Paek powder, particularly for use in a method for the production of a three-dimensional object in layers, and method for the production thereof
WO2017112723A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 Structured Polymers, Inc. Systems and methods for producing consumable powder

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2161004A1 (en) * 1971-12-09 1973-06-14 Condux Werk DEVICE FOR GRANULATING STRONG OR. BAR-SHAPED MATERIAL
JPH0655532A (en) * 1992-08-10 1994-03-01 Makurosu:Kk Laser cutting method in extruder
DE4338212C2 (en) * 1993-11-10 1996-01-18 Nukem Gmbh Method and device for producing plastic particles
GB9923954D0 (en) * 1999-10-11 1999-12-08 Foseco Int Sintering of powder particles into granules
US7674102B2 (en) * 2004-02-27 2010-03-09 Jmp Industries, Inc. Extruder system and cutting assembly
FR2875494B1 (en) * 2004-09-17 2007-01-19 Sylvain Rakotoarison SILICA MICROSPHERES, PROCESS FOR MANUFACTURING, ASSEMBLIES AND POSSIBLE USES OF THESE MICROSPHERES OF SILICA
WO2013024669A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 国立大学法人山梨大学 Means for manufacturing microbeads comprising thermoplastic polymer microparticles

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7146393U (en) * Merges H Kg Device for granulating strand or rod-shaped material
CH273678A (en) * 1949-05-19 1951-02-28 Inventa Ag Method and device for melt spinning polyamide threads.
DE2906647B1 (en) * 1979-02-21 1980-04-17 Huels Chemische Werke Ag Process for the preparation of powdery coating compositions based on polyamides with at least 10 aliphatic carbon atoms per carbonamide group
DE69828426T2 (en) * 1997-10-10 2005-12-01 Microbeads As METHOD FOR PRODUCING POLYMER PARTICLES
WO1999058317A1 (en) * 1998-05-11 1999-11-18 Bayer Aktiengesellschaft Method and material for producing model elements
DE10122492A1 (en) * 2001-05-10 2002-11-14 Bayer Ag Spherical polymer particles are produced by melting a thermoplastic, adding a molecular liquid phase dispersing agent, forming droplets, cooling and liquid phase separation.
EP2115043B1 (en) * 2007-04-05 2017-05-31 EOS GmbH Electro Optical Systems Paek powder, particularly for use in a method for the production of a three-dimensional object in layers, and method for the production thereof
US9205590B2 (en) * 2012-03-06 2015-12-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Polymer pelletization via melt fracture
WO2017112723A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 Structured Polymers, Inc. Systems and methods for producing consumable powder

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PINCHUK, L.S. [et al.]: Melt Blowing : Equipment, technology, and polymer fibrous materials. Berlin : Springer, 2002 (Springer Series in Materials Processing). Deckblatt u. Inhaltsverzeichnis. - ISBN 978-3-642-62785-9. DOI: 10.1007/978-3-642-55984-6 *
SACHS, Marius [et al.]: Characterization of a downer reactor for particle rounding. In: Powder Technology, Vol. 316, 2017, S. 357-366. - ISSN 1873-328X (E); 0032-5910 (P). DOI: 10.1016/j.powtec.2017.01.006 *
SACHS, Marius [et al.]: Rounding of irregular polymer particles in a downer reactor. In: Procedia Engineering, Vol. 102, 2015, S. 542-549. - ISSN 1877-7058 (E). DOI: 10.1016/j.proeng.2015.01.119. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815001204/pdf?md5=6d95fcbf37bca57ce46991f585313005&pid=1-s2.0-S1877705815001204-main.pdf [abgerufen am 2019-09-13] *
SCHÄFER, Christian ; MEYER, Stefan P. ; OSSWALD, Tim A.: A novel extrusion process for the production of polymer micropellets. In: Polymer Engineering & Science, Vol. 58, 2018, No. 12, S. 2264-2275. - ISSN 1548-2634 (E); 0032-3888 (P). DOI: 10.1002/pen.24847. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/pen.24847 [abgerufen am 2019-09-13] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024012631A1 (en) * 2022-07-15 2024-01-18 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Apparatus and process for producing polymer particles and use of polymer particles as polymer particle standard

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