EP4330003A1 - Method for producing cellular plastic particles - Google Patents

Method for producing cellular plastic particles

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Publication number
EP4330003A1
EP4330003A1 EP22725420.8A EP22725420A EP4330003A1 EP 4330003 A1 EP4330003 A1 EP 4330003A1 EP 22725420 A EP22725420 A EP 22725420A EP 4330003 A1 EP4330003 A1 EP 4330003A1
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EP
European Patent Office
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particles
plastic material
material particles
cellular
plastic
Prior art date
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Pending
Application number
EP22725420.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Vetter
Josua SCHNEIDER
Mirjam Lucht
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Fox Velution GmbH
Original Assignee
Fox Velution GmbH
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Filing date
Publication date
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    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cellular plastic particles.
  • thermoplastic material melt produced in this way within the extruder with a blowing agent
  • second stage granulating or Crushing of the strand-like emerging from the extruder and propellant telconditioned expanding or expanded thermoplastic material provides.
  • the blowing agent is dissolved material melt in the thermoplastic synthetic material due to the pressure and temperature conditions prevailing in the extruder. After exiting the extruder of the thermoplastic material loaded with blowing agent, due to the drop in pressure, the plastic material expands as a result of the blowing agent being converted into the gas phase.
  • the present invention is based on the object of specifying an improved method for the production of cellular plastic particles, which, starting from pre-expanded plastic material particles, also enables the production of cellular plastic particles, in particular with specifically adjustable properties for the subsequent processing into particle foam moldings and their application or usage properties , allows.
  • a first aspect of the invention relates to a method for producing cellular plastic particles; the method described herein is therefore generally used for the production of cellular plastic particles.
  • the plastic particles which can be produced or are produced according to the method are therefore plastic particles which have a cellular structure at least in sections, typically completely.
  • the plastic particles can have a certain (further) expansion capacity, in particular due to a certain content of blowing agent—whether it is a residue from the described method or is introduced subsequently in a separate process step.
  • the cellular plastic particles that can be produced or produced according to the method can therefore be expandable and/or (mechanically) compressible or compressible due to their cellular structure.
  • the cellular plastic particles that can be produced or produced according to the method can in all cases be referred to or considered as “foam particles” or “foam beads”.
  • the method can also be used as a method for radiation-based modification, i. H. be designated or considered in particular for post-expansion or further expansion of pre-expanded plastic particles.
  • the radiation-based modification serves in particular for the targeted radiation-based influencing of the cellular properties and thus the cellular structure of corresponding pre-expanded plastic particles, which, as mentioned, means in particular post-expansion or further expansion.
  • the cellular plastic particles that can also be referred to or referred to below as “plastic particles” for short and that can be produced or produced according to the method can be further processed in one or more independent subsequent processes to form a molded particle foam part.
  • the further processing of the cellular plastic particles into a molded particle foam part can be carried out using steam or superheated steam (steam-based) or without the use of steam or superheated steam (non-steam-based or dry).
  • a plastic material is provided in the form of pre-expanded plastic material particles.
  • the pre-expanded plastic material particles provided according to the method can optionally also be referred to as “pre-expanded plastic particles”.
  • the plastic material to be regarded as the starting material which is therefore a particle foam material and therefore already a cellular plastic material, is provided in the first step of the method in the form of pre-expanded plastic material particles.
  • the provided pre-expanded plastic material is therefore in the form of particles, ie in particular in the form of bulk goods.
  • At least one measure is generally carried out to provide a particulate, ie in particular bulk material-like or shaped, pre-expanded plastic material in the form of corresponding pre-expanded plastic material particles.
  • the density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step of the method is typically below 1 g/cm 3 , in particular in a range between 0.05 and 2.2 g/cm 3 , depending on the material composition or modification due to the cellular structure.
  • the matrix of the provided pre-expanded plastic material particles therefore has a porous or cellular structure.
  • the matrix of the pre-expanded plastic material particles can optionally contain at least one additive or material, such as e.g. B. elongate, spherical or platelet-shaped fillers included.
  • the density may also be above 1 g/cm 3 depending on the concentration. Appropriate additives or materials can, if appropriate, themselves be present or have a cellular effect.
  • the first step of the method can be carried out, optionally at least partially or partially automated, by means of a supply device which is set up for the continuous or discontinuous supply of a corresponding plastic material in the form of pre-expan ded plastic material particles.
  • a corresponding loading device can, for. B. be a conveyor, by means of which to be processed to corresponding cellular plastic particles pre-expanded plastic material particles to a or in a second step of the method executing (n) loading device can be promoted.
  • a corresponding conveyor can, for. B. be designed as Bandför der coupled or flow conveyor device or include such.
  • the promotion of the pre-expanded plastic material particles to a or in a second step of the method executing (s) loading device can thus include the include pre-expanded plastic material particles in a delivery flow; the pre-expanded plastic material particles can then be conveyed by means of a conveying flow to or into a loading device executing the second step of the method.
  • the pre-expanded plastic material particles are loaded with a blowing agent, at least under the influence of pressure.
  • the pre-expanded plastic material particles are then loaded with a blowing agent, at least under the influence of pressure—if necessary, depending on the material, a certain pressure and a specific (elevated) temperature can also be used.
  • a blowing agent at least under the influence of pressure—if necessary, depending on the material, a certain pressure and a specific (elevated) temperature can also be used.
  • the blowing agent typically accumulates in the respective pre-expanded plastic material particles.
  • the enrichment of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles can, in particular depending on the chemical configuration of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent and the additives or materials possibly contained therein, as well as depending on the pressure or Temperature conditions, for example resulting from or due to absorption and/or solution processes of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles. Because of the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent can also accumulate within the cell spaces defined by the cellular structure; consequently, the inner volume defined by the cell spaces of a respective pre-expanded plastic material can be used as a receiving space for receiving blowing agent in the second step of the method.
  • the pressure level in the second step of the method is typically selected, in particular depending on the material, in such a way that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged;
  • the pressure level in the second step of the method is chosen so that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged in an undesired manner due to the pressure, i. H. e.g. B. plastically deforms and even collapses completely.
  • the effective difference between the external loading pressure and the internal cellular pressure is of particular importance.
  • the rate of pressure rise ie the rate at which the external pressure is increased from an initial level to a target level in the second step.
  • the rate of pressure rise is in a range between 0.001 bar per minute and 1000 bar per minute.
  • Gases such as B. carbon dioxide or a mixture containing carbon dioxide and / or nitrogen, such as. As air, can be used.
  • any combustible or non-combustible organic gas i. H. especially butane or pentane; or inert gases such as B. Noble gases, d. H. in particular helium, neon, argon; or nitrogen, or mixtures thereof.
  • the term “blowing agent” can therefore also include a mixture of chemically and/or physically different blowing agents.
  • the propellant is typically selected taking into account its absorption capacity in the pre-expanded plastic material particles, and therefore taking into account the chemical and/or physical configuration or composition of the pre-expanded plastic material particles. If the pre-expanded plastic material particles contain additives or materials, the properties such. B. the chemical and / or physical Konfig ration of the additives or materials are also taken into account when selecting the propellant.
  • the second step of the method can be carried out, if necessary at least partially automated or partially automated, by means of a loading device which is set up to load the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent at least under the influence of pressure or to carry out a corresponding loading process.
  • a corresponding loading device can e.g. B. as an autoclave device, d. H. in general, be designed as or comprise a pressure vessel device that includes a pressure or process space that can optionally be temperature-controlled.
  • a corresponding loading device can also have a temperature control device, which is set up to control the temperature of a corresponding pressure or process space.
  • a corresponding loading device can in all cases have a hardware and/or software implemented control and/or regulation unit which is used for control and/or regulation, i. H. is generally set up for setting certain dynamic and/or static pressure and/or temperature parameters within a corresponding pressure or process space.
  • the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are expanded under the influence of temperature, ie in particular elevated temperature, to produce cellular plastic particles.
  • the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are then typically exposed to elevated temperature, ie generally thermal energy, which leads to outgassing and/or expansion of the blowing agent contained in the pre-expanded plastic material particles. This is typically done dry, i.e. without external influence of fluids, such as e.g. B. steam or water.
  • the outgassing of the blowing agent in the cells and the matrix areas of the thermally softened or softened pre-expanded plastic material particles causes renewed or further expansion of the plastic material particles, which after cooling or "freezing" leads to the formation of plastic particles with a possibly compared to the starting material, for example with regard to cell number and/or shape and/or size, permanent cellular structure and thus leads to the formation of the cellular plastic particles to be produced.
  • at least one measure for outgassing or expanding the blowing agent contained in the cells and the matrix regions of the pre-expanded plastic material particles softening or softened at least as a result of the influence of temperature and thus at least thermally is generally carried out for the production of cellular plastic particles.
  • the third step of the process in particular due to the outgassing or desorption of the blowing agent from the cells and the matrix areas of the softening or softened pre-expanded plastic material particles, further cell growth and possibly renewed cell formation with subsequent cell growth within the pre-expanded plastic material particles, which leads to the cellular plastic particles to be produced, which, in comparison to the pre-expanded plastic particles, have a, possibly significantly, lower density.
  • the cell formation if such occurs, is typically based on the aforementioned desorption of the propellant at nucleation points in the plastic material particles that are softening or softened by the influence of temperature, while cell growth is typically based on an overpressure-related expansion of the propellant in already formed or existing cells.
  • the cellular structure formed in this way or the further expansion state thus realized is reduced by the or a temperature reduction of the cellular plastic particles thus produced, i.e. by their cooling, e.g. B. in the environment, permanently "frozen” or fixed.
  • outgassing or desorption processes take place within respective preexpanded plastic material particles loaded with propellant and typically thermally softened.
  • the outgassing or desorption processes of the blowing agent are an essential prerequisite for the cell growth processes required for the production of cellular plastic particles and, if necessary, cell formation processes within the respective plastic material particles pre-expanded plastic material particles, the cellular plastic particles to be produced according to the method are formed in the third step of the method, in particular due to corresponding outgassing or desorption processes.
  • the cellular plastic particles to be produced or produced according to the method have a lower density than the pre-expanded plastic particles, so that the method, as also mentioned, serves to produce cellular plastic particles of lower density and can therefore also be referred to or considered as a method for radiation-based modification, ie in particular for radiation-based post-expansion or further expansion of pre-expanded plastic particles.
  • cellular structures with locally different cell properties and thus graded cellular plastic particles can be realized by controlling corresponding outgassing or desorption-related cell formation and cell growth processes.
  • the third step of the method can optionally be at least partially automated or partially automated by means of an expansion device which is used for radiation-based expansion of the blowing agent to produce cellular plastic particles, at least under the influence of temperature to carry out a corresponding radiation-based expansion process is set up to run.
  • a corresponding expansion device is typically embodied as a radiation-based heating device, ie generally as a temperature control device comprising a temperature control or process chamber that can be temperature-controlled or controlled at least on the basis of radiation, or comprise such a temperature control device.
  • a corresponding temperature control device can also have a conveying device, which is set up for conveying the plastic material particles to be expanded along a conveying path through a corresponding tempering or process space.
  • a corresponding expansion device can in all cases have a hardware and/or software implemented control and/or regulation unit which is used to control and/or regulate, ie generally to set, certain dynamic and/or static conveying and/or temperatures - Is set up and/or radiation parameters within a corresponding temperature control or process room.
  • the third step of the process can optionally be carried out continuously, which is advantageous compared to the batchwise autoclave-based processes mentioned at the outset.
  • the density of the cellular plastic particles produced in the third step of the method is typically well below the initial density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step, which results in the cellular properties of the plastic particles that can be produced or produced according to the method.
  • the bulk density of the cellular plastic particles produced in the third step of the process is correspondingly well below the bulk density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step of the process.
  • the cellular plastic particles produced in the third step of the process are typically further or post-expandable; this can represent an essential property for the described, in particular steam-based or non-steam-based, further processing of the cellular plastic particles for the production of particle foam moldings.
  • the method is characterized by a special dynamic process control, which requires a softening for expansion, but in contrast to an extrusion process, no complete melting of a pre-expanded plastic material loaded with blowing agent and thus no pressure- and temperature-intensive loading of a plastic material melt with requires a propellant.
  • the dynamic process control i.e. in particular the rapid (volume) heating that is possible with it - in contrast to convective and conductive energy transport in steam-based post-foaming - is also important for good energy efficiency and the significantly finer cell morphology mentioned below (due to lack of time for cell unions).
  • the method is therefore associated with a (significantly) simplified installation and process engineering effort for its implementation in comparison to pre-expanded plastic material particles loaded with a blowing agent, and corresponding plastic material particles loaded with blowing agent can be converted into cellular plastic particles at least under the influence of temperature, in particular under the influence of temperature and pressure.
  • the properties of the cellular plastic particles that can be produced or produced according to the method are improved, in particular with regard to the number, size, shape and distribution of the cells, which is evident from the easily adjustable and very easily controllable process conditions in the context of the second step of the method taking place loading as well as in the course of the taking place in the third step of the process expanding results.
  • the method enables a continuous expansion process of corresponding pre-expanded plastic particles loaded with blowing agents, which requires no subsequent drying due to the lack of use of superheated steam.
  • the method thus enables a significantly expanded process window that can be precisely adjusted or regulated for each plastic material, which in principle makes it possible to produce cellular plastic particles with desired properties from any (thermoplastic) pre-expanded plastic material particles.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent can be carried out under the influence of pressure and temperature.
  • the parameters that can be varied, in particular depending on the material, for loading the pre-expanded plastic material particles with blowing agent and for the targeted adjustment of certain properties of the cellular plastic particles to be produced or produced are therefore initially the pressure and temperature conditions prevailing in the second step of the method.
  • the time, i. H. in particular the course and the duration of the pressure and temperature conditions, in the second step of the method a parameter which has an influence on the loading of the pre-expanded plastic material particles with blowing agent, d. H. in particular the inclusion of the blowing agent in the pre-expanded plastic material particles.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the pre-expanded plastic material particles and/or the blowing agent, at a pressure in a range between 1 and 200 bar, in particular in a range between 1 and 190 bar, more particularly in a range between 1 and 180 bar, further in particular in a range between 1 and 170 bar, further in particular in a range between 1 and 160 bar, further in particular in a range between 1 and 150 bar, further in particular in a range between 1 and 140 bar, more particularly in a range between 1 and 130 bar, more particularly in a range between 1 and 120 bar, more particularly in a range between 1 and 110 bar, more particularly in a range between 1 and 100 bar, further in particular in a range between 1 and 90 bar, further in particular in a range between 1 and 80 bar, further in particular in a range between 1 and 70 bar, further in particular in a range between 1 and 60 bar, further in particular in a range between 1
  • the pressure level and in particular the rate of pressure rise in the second step of the method is, in particular dependent on the material, typically selected in such a way that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged;
  • the pressure level and in particular the rate of increase in pressure are selected in the second step of the method such that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles does not deform plastically due to the pressure (effective difference between the external loading pressure and the internal cellular pressure) and possibly even collapses.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the pre-expanded plastic material particles and / or the propellant, at a temperature in a range between 0 and 250 ° C, more particularly in a range between 0 and 240 ° C, more particularly in a range between 0 and 230°C, further in particular in a range between 0 and 220°C, further in particular in a range between 0 and 210°C, further in particular in a range between 0 and 200°C, further in particular in a range between 0 and 190°C, further in particular in a range between 0 and 180°C, further in particular in a range between 0 and 170°C, further in particular in a range between 0 and 160°C, further in particular in a range between 0 and 150° C, further in particular in a range between 0 and 140°C, further in particular in a range between 0 and 130°C
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, for a period of time in a range between 0.1 and 1000 h, in particular in a range between 0.1 and 950 h, further in particular in a Range between 0.1 and 900 h, further in particular in a range between 0.1 and 850 h, further in particular in a range between 0.1 and 800 h, further in particular in a range between 0.1 and 750 h, further in particular in a range between 0.1 and 700 h, further in particular in a range between 0.1 and 650 h, further in particular in a range between 0.1 and 600 h, further in particular in a range between 0.1 and 550 h in particular in a range between 0.1 and 500 h, further in particular in a range between 0.1 and 450 h, further in particular in a range between 0.1 and 400
  • the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent to produce the cellular plastic particles under the influence of temperature can, for. B. at normal pressure, and therefore an ambient pressure of about 1 bar, can be carried out.
  • a particular pressure level e.g. B. a positive or negative pressure level, is to expand the loaded with blowing agent pre-expanded plastic material particles for the production of the cellular plastic particles are therefore possible, but not absolutely necessary, which fundamentally simplifies the expansion process.
  • the expansion of the loaded with blowing agent plastic material particles to produce the cellular plastic particles under the influence of temperature can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the laden with propellant plastic particle material and / or the propellant, at a temperature in a range between 20 and 300 ° C, in particular in a range between 20 and 290 ° C, more particularly in a Range between 20 and 280°C, further in particular in a range between 20 and 270°, further in particular in a range between 20 and 260°C, further in particular in a range between 20 and 250°C, further in particular in a range between 20 and 240°C, further in particular in a range between 20 and 230°C, further in particular in a range between 20 and 220°C, further in particular in a range between 20 and 210°C, further in particular in a range between 20 and 200 °C, further in particular in a range between 20 and 190°C, further in particular in a range between 20 and 180°C, further in particular in a
  • the temperatures mentioned above can relate in particular to an inlet temperature when the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant enter a corresponding expansion device and/or to an outlet temperature when the cellular plastic particles exit a corresponding expansion device.
  • Corresponding inlet and outlet temperatures can be the same, similar or different.
  • a corresponding expansion device has a conveyor device which is designed to convey the plastic material particles loaded with propellant along corresponding temperature control devices
  • the aforementioned temperatures can be reduced to a temperature when the pre-expanded plastic particle material loaded with propellant enters a corresponding expansion or temperature control device (Inlet temperature), consequently to an initial area of a corresponding conveying device, and/or to an exit temperature when the plastic particles exit from a corresponding expansion or tempering device (exit temperature), consequently to an end area of a corresponding conveying the facility.
  • the inlet temperature is lower than the outlet temperature.
  • the expansion of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent under the influence of temperature takes place by irradiating the pre-expanded plastic particle material loaded with blowing agent with high-energy thermal radiation, d. H. especially infrared radiation.
  • Infrared radiation with wavelengths in a range between 1 and 15 pm, in particular between 1.4 and 8 pm, more particularly between 1.4 and 3 pm, is particularly suitable.
  • the wavelengths of the infrared radiation are typically selected depending on the material.
  • the heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent can be carried out, in particular depending on the material, by selecting and/or adjusting the properties of the high-energy radiation used, d. H.
  • Infrared radiation has been shown in investigations to be particularly suitable, as it provides a targeted and, in conjunction with a conveyor, very well controllable volume heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant, a controllable softening process and thus - this is for setting the properties of the cellular plastic to be produced particles - enables a controllable expansion process.
  • the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent can take place under the influence of temperature by irradiating the pre-expan ded plastic material particles loaded with a blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation, with the plastic material particles loaded with blowing agent on at least one conveying path defined by a conveying device, in particular are continuously conveyed along at least one corresponding high-energy radiation, ie in particular infrared radiation, generating radiation generating device.
  • a corresponding radiation-generating device can be designed in particular as an infrared oven, in particular an infrared continuous oven, or can include one.
  • a corresponding infrared oven can comprise one or more infrared emitters arranged or formed along a corresponding conveying path.
  • Corresponding infrared emitters can, for example, have an optionally variable radiation power in a range between 1 and 500 kW, more particularly in a range between 1 and 450 kW, more particularly in a range between 1 and 400 kW, more particularly in a range between 1 and 350 kW, further in particular in a range between 1 and 250 kW, further in particular in a range between 1 and 200 kW, further in particular in a range between 1 and 150 kW, further in particular in a range between 1 and 100 kW in particular in a range between 1 and 50 kW.
  • As a lower limit instead of 1 kW 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 kW can also be used. Any intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
  • the performances mentioned above can relate in particular to area performance per m 2 . Studies have shown that, in particular, area outputs between 5 and 100 kW/m 2 deliver good results. Different temperature zones can be generated by variable emitters or variable emitter (area) outputs, which also provides a parameter for influencing the expansion process.
  • the produced cellular plastic particles can be cooled, as indicated above.
  • the cellular structure of the cellular plastic particles that is present after the expansion process can be “frozen” by the cooling, which takes place expediently quickly. In this way, any further, integral or even local expansion of the plastic particles that may be undesirable after the expansion process can be specifically prevented, for example in order to maintain a cellular structure of the plastic particles that may be desired after the expansion process.
  • the cooling can take place in particular from a process temperature lying above a reference temperature, in particular room temperature can be used as the reference temperature, to a cooling temperature lying below the process or reference temperature, in particular room temperature. Consequently, separate temperature control devices for cooling the plastic particles are not absolutely necessary, but it may be sufficient if the plastic particles are cooled to room temperature after the expansion process or stored at room temperature.
  • At least one, in particular functional, additive or material for example a fibrous substance or material and/or a dye or material and/or a nucleating substance or material and/or or a substance or material such as B.
  • Additives for adjusting a melt viscosity such as chain lengtheners, or for increasing the absorption coefficient, such as graphite, carbon black, etc., for the targeted influencing or control of the softening behavior of the plastic material particles loaded with propellant, containing pre-expanded plastic parti kelmaterial, provided or . be used. Consequently, according to the method, compounded and pre-expanded plastic material particles can also be loaded with blowing agent and expanded, which leads to cellular plastic particles with special properties.
  • customized plastic particles can be produced for specific applications or fields of application through a targeted selection and concentration of appropriate additives or materials.
  • the additives or additives can have been introduced into the pre-expanded plastic material particles during their production.
  • this can basically be organic or inorganic fibers or materials.
  • B. aramid, glass, carbon or natural fibers - can be, with regard to the further processing, special material properties of the process according to produce or manufactured cellular plastic particles or a from the process according to manufacturable or manufactured cellular plastic particles produced particle foam molded part realized .
  • Corresponding cellular plastic particles or molded foam parts made from them can, on the one hand, be characterized by a special density due to their cellular structure and, on the other hand, in particular due to processing-related mechanical connections between adjacent cells within respective cellular plastic particles and/or between respective adjacent cellular plastic particles due to special mechanical characterize properties. During the subsequent processing into molded particle foam parts, these special mechanical properties can be used locally or integrally or modified. The same applies - basically regardless of their chemical composition for non-fibrous or -shaped additives or materials, such. B. for spherical or -shaped or platelet-like or -shaped organic and / or inorganic cal additives or materials.
  • plastic particles In addition to influencing the mechanical properties of the plastic particles in a targeted manner, appropriate additives or materials, e.g. B. also the electrical properties and / or the thermal properties of the plastic particles can be influenced sen targeted. Consequently, for example by electrically and/or thermally conductive additives or materials, such as e.g. B. metal and / or soot particles, etc., plastic particles with special electrically and / or thermally conductive properties can be produced.
  • electrically and/or thermally conductive additives or materials such as e.g. B. metal and / or soot particles, etc.
  • concentration of corresponding additives or materials can in principle be freely selected, although typically depending on the material. It is therefore only given as an example that pre-expanded plastic material particles with one (or more) additives) or material(s) in a (respective) concentration between 0.01% by weight, this applies in particular to chemically active additives, and 60 % by weight, this applies in particular to fibrous additives, can be provided or used. As indicated, the concentration is typically dependent on the specific chemical and/or physical properties of the additives or materials or their combination.
  • thermoplastic material particles pre-expanded according to the method from the group: acrylonitrile butadiene styrene, acrylonitrile butadiene styrene blend, polyamide, polyamide blend, polycarbonate, polycarbonate blend, polyethylene, polyethylene blend, Polypropylene, polypropylene blend, polyphenylene ether, polyphenylene ether blend, thermoplastic elastomer, polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate blend, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate blend, polystyrene, polyvinyl chloride, polystyrene blend, thermoplastic Elastomer blend provided or used. Blends or copolymers or mixtures of different thermoplastic materials can also be used; Modified PPE (mPPE) is only mentioned as an example in this context.
  • mPPE Modified PPE
  • blends which contain at least two components that differ in at least one chemical and/or physical parameter and/or the parameter relating to the molecular configuration, these can basically be in any proportionate compositions, with the respective proportions being 100% add, present.
  • a first component can have any proportion by weight between 1 and 99% by weight and a second component can have any proportion by weight between 99 and 1% by weight, with the respective proportions adding up to 100% by weight.
  • proportions below 1% by weight and above 99% by weight are also conceivable.
  • All plastic materials used can, as mentioned, with one or more additives such. As fibers, be provided. All plastic materials used can be recyclates or contain a proportion of recyclates.
  • the properties of the cellular plastic particles of lower density that can be produced or produced according to the method can be influenced in particular by the process conditions during the loading process and the expansion process.
  • cellular plastic particles are made with a uniformly or unevenly distributed cellular structure forth.
  • the properties, i. H. the distribution of the cellular structure within the respective cellular plastic particles can therefore be determined not only by material-specific parameters (also) by pressure, temperature and time during loading or expansion as well as by the conveying or dwell times or conditions between the individual process steps influence.
  • each cellular plastic particle can have a different number, shape and/or size of cells in an edge area than in a core area. It is therefore possible to produce graded cellular plastic particles which, due to the different distribution of cell number, cell shape and/or cell size, have a special spectrum of properties. Graded cellular plastic particles can therefore have different cellular properties in an (outer) edge area than in an (inner) core area, for example in the manner of core-shell particles.
  • Correspondingly configured cellular plastic particles can be achieved in particular by (too) short loading of the compact starting material with propellant, which then only accumulates near the edge, so that further expansion occurs, especially at the edge. Conversely, an (excessively) long aging period between loading of propellant and expansion can lead to cellular plastic particles in which the “core” is predominantly foamed.
  • cellular plastic particles with a bulk density in a range between 5 and 1500 g/l can be produced according to the method.
  • the actual bulk density - of course, an average is typically mentioned here as well - can therefore be set over a very wide range depending on the selected process conditions and can therefore be tailored.
  • pre-expanded plastic material particles that can be specifically processed or processed within the scope of the method as well as associated parameters for carrying out the second and third steps of the method are listed:
  • a pre-expanded polycarbonate plastic material ie plastic material particles made of polycarbonate, with a bulk density of approx. 140 g/l was (were) provided in the first step of the method.
  • the pre-expanded plastic material particles were loaded with air as the blowing agent in a pressure vessel at a pressure of approx. 40 bar for a period of 10 hours without separate temperature control.
  • the pressure rise rate was about 10 bar per hour.
  • the plastic material particles loaded with propellant were expanded by, in particular continuously or discontinuously, conveying the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant through an infrared continuous oven comprising a plurality of infrared emitters, thus by conveying the plastic material particles along one by one
  • a conveyor or temperature control section with a length of approx. 5 m was formed by a number of temperature control elements in the form of infrared radiators with a total radiator output of approx. 10 kW.
  • the temperature of the conveyor belt at the entrance to the conveyor section was approx. 80°C
  • the temperature of the conveyor belt at the exit of the conveyor or temperature control section was approx. 160°C.
  • the conveying speed was approx. 700 mm/s.
  • the cellular plastic particles produced in this way had a bulk density of approx. 115 g/l.
  • a pre-expanded, expandable polyamide plastic material ie plastic material particles made of an expandable polyamide, with a bulk density of approx. 420 g/l was/are provided in the first step of the method.
  • the Expanded plastic material particles were loaded with air as blowing agent in a pressure vessel at a pressure of about 8 bar for a period of 40 h without separate temperature control in the second step of the process.
  • the pressure rise rate was about 1 bar per hour.
  • the plastic material particles loaded with blowing agent were expanded by, in particular continuously or discontinuously, conveying the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent through an infrared continuous oven comprising a plurality of infrared emitters, thus by conveying the plastic material particles along one through a plurality 10 kW conveying or temperature control section with a length of approx. 5 m.
  • the temperature of the conveyor belt at the entrance to the conveyor section was approx. 90°C
  • the temperature of the conveyor belt at the exit of the conveyor or temperature control section was approx. 220°C.
  • the conveying speed was approx. 450 mm/s.
  • the cellular plastic particles produced in this way had a bulk density of approx. 225 g/l.
  • a pre-expanded, expandable polypropylene plastic material ie plastic material particles made of polypropylene, with a bulk density of approx. 75 g/l was/are provided in the first step of the method.
  • the pre-expanded synthetic material particles were charged with air as the propellant for a period of 100 h without separate temperature control in the second step of the procedural procedure in a pressure vessel at a pressure of about 8 bar.
  • the pressure rise rate was about 0.2 bar per hour.
  • the plastic material particles loaded with blowing agent were expanded by, in particular continuous or discontinuous, conveying of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent through an infrared continuous oven comprising several infrared emitters, thus by conveying the plastic material particles along a line through a line
  • a plurality of tempering elements in the form of infrared radiators with a total radiator power of about 20 kW formed a conveying or tempering section with a length of about 5 m
  • the temperature of the conveyor belt at the exit of the conveyor or temperature control section was around 160°C.
  • the conveying speed was approx. 450 mm/s.
  • the cellular plastic particles produced in this way had a bulk density of about 35 g/l.
  • a second aspect of the invention relates to a particle foam material which is formed by or contains or comprises cellular plastic particles which were produced using the method according to the first aspect.
  • a third aspect of the invention relates to a method for processing a plastic particle material according to the second aspect for the production of a particle foam molding.
  • a fourth aspect relates to a device for producing cellular plastic particles, in particular according to a method according to the first aspect, comprising: - A first device, which is set up for loading the pre-expanded thermoplastic with a blowing agent under the influence of pressure, the device in particular a loading device, z. B. in the form of a pressure vessel means comprises; and
  • a second device which is set up to expand the propellant for producing cellular plastic particles under the influence of temperature, the second device in particular comprising an expansion device in the form of a radiation generating device for generating high-energy radiation, in particular infrared radiation.
  • the second device can therefore be designed in particular as a radiation-based heating device or can include such a device.
  • the second device can include a conveying device, in particular a combined conveying and temperature control device.
  • a corresponding combined funding and Temperierein direction z. B. as a continuous furnace, in particular as one or more infrared emitters comprehensive infrared continuous furnace, or at least one such comprehensive sen.
  • the second device can also be an expansion device, such as e.g. B. a relaxation room in which the cellular plastic particles produced rule under defined chemical and / or physical conditions, d. H. in particular a defined temperature ratio, be outsourced (relaxed) for a defined time, be assigned or who the.
  • a corresponding relaxation device can, for. B. be designed as a decompression device or include such.
  • the device also comprises the or a conveying device, by means of which the cellular plastic particles produced are conveyed continuously or discontinuously through a corresponding expansion space.
  • the device can also include suitable handling devices for handling the pre-expanded plastic material particles for their provision and/or for removing the cellular plastic particles produced.
  • suitable handling devices can also be designed as conveyor devices or include such.
  • suitable conveyors such as e.g. B. pneumatic redesigneinrichtun gene, which are set up to form a conveying flow into consideration.
  • the device can comprise a conveying device, by means of which the pre-expanded plastic material particles or subsequently the cellular plastic particles can be conveyed continuously or discontinuously through the individual devices of the device. All statements in connection with the method according to the first aspect apply analogously to the particle foam material according to the second aspect, the method according to the third aspect and the device according to the fourth aspect.
  • FIG. 1 shows a flow chart to illustrate a method according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device for carrying out a method according to an exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows a flow chart to illustrate a method according to an exemplary embodiment.
  • the process is a process for producing cellular plastic particles; the method is therefore used to produce cellular plastic particles.
  • the plastic particles that can be produced or produced according to the method and have a lower density compared to the starting material are therefore plastic particles that have a cellular structure at least in sections, if necessary completely.
  • the plastic particles can have a certain (further) expansion capacity, in particular due to a certain content of blowing agent—whether it is a residue from the described method or is introduced subsequently in a separate process step.
  • the cellular plastic particles density that can be produced or produced according to the method can therefore be expandable and/or (mechanically) compressible or compressible.
  • the cellular plastic particles with low density that can be produced or produced according to the method can be further processed in one or more independent subsequent processes to form a particle foam molding.
  • the further processing of the plastic particles into a particle foam molded part can take place using steam or superheated steam (steam-based) or without the use of steam or superheated steam (non-steam-based or dry).
  • FIG. 1 The steps of the process for the production of cellular plastic particles density are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 The steps of the process for the production of cellular plastic particles density are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a plastic material is provided in the form of pre-expanded plastic material particles.
  • the provided pre-expanded plastic material particles can also be referred to as "pre-expanded plastic particles". be designated.
  • the pre-expanded plastic material particles to be considered as starting material, which are typically thermoplastic plastic material particles, are thus provided in the first step of the process.
  • the starting material provided is therefore in the form of particles, ie in particular in the form of bulk material.
  • at least one measure is generally carried out to provide a particulate, ie in particular bulk material-like or shaped, (thermoplastic) plastic material in the form of corresponding pre-expanded plastic material particles.
  • the density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step of the method is typically below 1 g/cm 3 , depending on the material composition or modification due to the cellular structure, in particular in a range between 0.05 and 2.2 g/cm 3 , from which the pre-expanded properties of the provided pre-expanded plastic material particles result; the matrix of the pre-expanded plastic material particles provided therefore has a porous or cellular structure.
  • the matrix of the pre-expanded plastic material particles can optionally contain at least one additive or material, such as e.g. B. elongate, spherical or platelet-shaped fillers included.
  • the density may also be above 1 g/cm 3 depending on the concentration. Appropriate additives or materials can, if appropriate, themselves be present or have a cellular effect.
  • the first step S1 of the method can be carried out, optionally at least partially or partially automated, by means of a supply device 2 shown purely schematically in FIG. 2, which is set up for the continuous or discontinuous supply of corresponding pre-expanded plastic material particles.
  • a corresponding delivery device 2 can, for. B. be a conveyor, by means of which to be processed into corresponding cellular plastic particles pre-expanded plastic material particles to a or in a second step of the method executing (n) loading device 3 can be promoted.
  • a corresponding conveyor can, for. B. be designed as a belt conveyor or flow conveyor or to summarize such.
  • the conveying of the pre-expanded plastic material particles to or into a loading device 3 executing the second step of the method can therefore include receiving the pre-expanded plastic material particles in a conveying flow; the pre-expanded plastic material particles can then be conveyed by means of a conveying flow to or into a loading device 3 executing the second step of the method.
  • a second step S2 of the method the pre-expanded plastic material particles are loaded with a blowing agent at least under the influence of pressure.
  • the pre-expanded plastic material particles are then loaded with a propellant, at least under the influence of pressure—if necessary, depending on the material, in addition to a specific pressure, a specific (elevated) temperature can also be used.
  • at least one measure for loading the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent is carried out at least under the influence of pressure, and therefore at least under pressure.
  • the blowing agent typically accumulates in the respective pre-expanded plastic material particles.
  • the enrichment of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles can, in particular depending on the chemical configuration of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent and the additives or materials possibly contained therein, as well as depending on the pressure or Temperature conditions, for example resulting from or due to absorption and/or solution processes of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles. Because of the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent can also accumulate within the cell spaces defined by the cellular structure; consequently, the inner volume defined by the cell spaces of a respective pre-expanded plastic material can be used as a receiving space for receiving blowing agent in the second step of the method.
  • the pressure level and the rate of pressure rise in the second step of the method are typically selected, in particular depending on the material, in such a way that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged; in particular, the pressure level and rate of pressure rise are selected in the second step of the method so that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles does not deform plastically and even collapses under pressure (effective difference between the external loading pressure and the internal cellular pressure).
  • Gases such as B. carbon dioxide or a mixture containing carbon dioxide and / or nitrogen, such as. As air, can be used.
  • any combustible or non-combustible organic gas i. H. especially butane or pentane; or inert gases such as B. Noble gases d. H. in particular helium, neon, argon; or nitrogen, or mixtures thereof.
  • the term “blowing agent” can therefore also include a mixture of chemically and/or physically different blowing agents.
  • the propellant is typically selected taking into account its absorption capacity in the pre-expanded plastic material particles, and therefore taking into account the chemical and/or physical configuration or composition of the pre-expanded plastic material particles. If the pre-expanded plastic material particles contain additives or materials, the properties such. B. the chemical and / or physical Konfig ration of the additives or materials are also taken into account when selecting the propellant.
  • the second step S2 of the method can, if necessary, be at least partially automated or partially automated by means of a loading device 3 shown purely schematically in FIG Propellant is set up at least under the influence of pressure or to carry out a corresponding loading process.
  • a corresponding loading device 3 can, for. B. as an autoclave device, ie generally as a pressure vessel device 3.1 comprising a pressure or process space, or include such a device.
  • a corresponding loading device 3 can also have a temperature control device 3.2, which is set up to control the temperature of a corresponding pressure or process space.
  • a corresponding loading device can in all cases have a control and/or regulation unit 3.3 implemented in terms of hardware and/or software, which is used for controlling and/or regulating, ie generally for setting, certain dynamic and/or static pressure and/or or temperature parameters is set up within the pressure or process space.
  • a control and/or regulation unit 3.3 implemented in terms of hardware and/or software, which is used for controlling and/or regulating, ie generally for setting, certain dynamic and/or static pressure and/or or temperature parameters is set up within the pressure or process space.
  • the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are expanded under the influence of temperature, ie in particular elevated temperature, to produce cellular plastic particles.
  • the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are then typically exposed to ⁇ elevated> temperature, ie generally thermal energy, which leads to outgassing and/or expansion of the blowing agent contained in the pre-expanded plastic material particles.
  • the outgassing of the blowing agent in the cells and the matrix areas of the thermally softened or softened pre-expanded plastic material particles causes renewed or further expansion of the plastic material particles, which, after cooling or "freezing", leads to the formation of plastic particles with a, possibly compared to the starting material , For example with regard to cell number, cell shape and/or cell size, permanent cellular structure and thus leads to the formation of the cellular plastic particles to be produced.
  • at least one measure for outgassing or expanding the blowing agent contained in the preexpanded plastic material particles softening or softened at least under the influence of temperature and thus at least thermally is generally carried out for the production of cellular plastic particles.
  • cell growth in the third step of the method, in particular due to the outgassing or desorption of the propellant from the cells and the matrix areas of the softening or softened pre-expanded plastic material particles, cell growth, possibly further cell growth and possibly renewed cell formation with subsequent cell growth within, occur of the pre-expanded plastic material particles, which leads to the cellular plastic particles to be produced.
  • the cell formation if such occurs, is typically based on the aforementioned desorption of the propellant at nucleation points in the plastic material particles that are softening or softened by the influence of temperature, while cell growth is typically based on an overpressure-related expansion of the propellant in already formed or existing cells.
  • the cellular structure formed in this way or the further expansion state thus realized is reduced by or by a temperature reduction of the cellular plastic particles thus produced, i.e. by cooling them down, e.g. B. in the environment, permanently "frozen” or fixed.
  • a temperature reduction of the cellular plastic particles thus produced i.e. by cooling them down, e.g. B. in the environment, permanently "frozen” or fixed.
  • the outgassing or desorption processes of the blowing agent are an essential prerequisite for the cell growth processes required for the production of cellular plastic particles and, if necessary, cell formation processes within the respective plastic material particles pre-expanded plastic material particles, the cellular plastic particles to be produced according to the method are formed in the third step of the method, in particular due to corresponding outgassing or desorption processes.
  • cellular structures with locally different cell properties and thus graded cellular plastic particles can be realized by controlling corresponding outgassing or desorption-related cell formation and cell growth processes.
  • the nucleation in connection with a targeted adjustment of the softening behavior has a decisive influence on the desorption of the propellant.
  • a large number of new small cells can be formed by a large number of individual nucleation points, which leads to a fine cell structure within the respective cellular plastic particles.
  • a corresponding fine cell structure is characterized in particular by small cells and a largely homogeneous distribution of these within the respective cellular plastic particles.
  • the process can be used to form cellular plastic particles with an (average) cell size below 100 ⁇ m, in particular below 75 ⁇ m, more particularly below 50 ⁇ m, more particularly below 25 ⁇ m.
  • the third step S3 of the method can be carried out, optionally at least partially or partially automated, by means of an expansion device 4, which is set up for the radiation-based expansion of the blowing agent for the production of cellular plastic particles at least under the influence of temperature for carrying out a corresponding radiation-based expansion process.
  • a corresponding expansion device 4 is therefore typically designed as a radiation-based heating device, ie in general as a temperature control or process room comprehensive temperature control device 4.1, be formed or include such.
  • a corresponding temperature control device 4.1 can also have a conveyor device 4.3, which is set up for conveying the plastic material particles to be expanded along a conveyor path through a corresponding temperature control or process space.
  • a corresponding expansion device 4 can in all cases have a control and/or regulation unit 4.2 implemented in terms of hardware and/or software, which is used for controlling and/or regulating, ie generally for setting, specific dynamic and/or static conveying and/or or temperature parameters are set up within a corresponding temperature control or process room.
  • a control and/or regulation unit 4.2 implemented in terms of hardware and/or software, which is used for controlling and/or regulating, ie generally for setting, specific dynamic and/or static conveying and/or or temperature parameters are set up within a corresponding temperature control or process room.
  • the density of the cellular plastic particles produced in the third step S3 of the method is typically well below the initial density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step S1, which results in the cellular properties of the plastic particles that can be produced or produced according to the method.
  • the bulk density of the cellular plastic particles produced in the third step S3 of the method is correspondingly well below the bulk density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step S1 of the method.
  • the cellular plastic particles produced in the third step S3 of the method can be (further) expandable; this can represent an essential property for the described, in particular steam-based or non-steam-based, further processing of the cellular plastic particles for the production of particle foam moldings.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent can be carried out under the influence of pressure and temperature.
  • the parameters that can be varied, in particular depending on the material, for loading the pre-expanded plastic material particles with blowing agent and for the targeted adjustment of certain properties of the cellular plastic particles to be produced or produced are therefore initially the pressure and temperature conditions prevailing in the second step S2 of the method.
  • the time, i. H. in particular the course and the duration of the pressure and temperature conditions in the second step of the method a parameter which has an influence on the loading of the pre-expanded plastic material particles with blowing agent, d. H. in particular the absorption or enrichment of the blowing agent in the pre-expanded plastic material particles.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, z. B. at a pressure in a range between 1 and 200 bar.
  • the pressure refers in particular to the pressure within a pressure or process space of a corresponding loading device 3 during the execution of the second step S2 of the method.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, z. B. be carried out at a temperature in a range between 0 and 250 ° C.
  • the temperatures relate in particular to temperatures within a pressure or process space of a corresponding loading device during the execution of the second step S2 of the method.
  • the loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, for a period of time z. B. be carried out in a Be rich between 0.1 and 1000 h.
  • the time durations mentioned above as examples relate in particular to the pressure or temperature loading of the plastic material particles within a pressure or process space of a corresponding loading device 2 during the execution of the second step S2 of the method.
  • the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent to produce the cellular plastic particles under the influence of temperature can, for. B. at normal pressure, and therefore an ambient pressure of about 1 bar, can be carried out.
  • a particular pressure level e.g. B. a positive or negative pressure level, is therefore possible to expand the loaded with propellant pre-expanded plastic material particles for the production of cellular plastic particles, but not mandatory, which basically simplifies the expansion process.
  • the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent for the production of the cellular plastic particles under the influence of temperature can, for. B., in particular in depen dence on the chemical composition of the laden with propellant Kunststoffinstrumentema material and / or the propellant, at a temperature z. B. in a range between 0 and 300 ° C can be carried out.
  • the temperatures mentioned above can relate in particular to an inlet temperature when the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent enter a corresponding expansion device 4 and/or to an outlet temperature when the cellular plastic particles exit from a corresponding expansion device 4 .
  • Corresponding inlet and outlet temperatures can be the same, similar or different.
  • a corresponding expansion device 4 has a conveyor device 4.31, which is set up to convey the plastic material particles loaded with propellant along corresponding temperature control devices 4.1
  • the aforementioned temperatures can increase to a temperature when the pre-expanded plastic particle material loaded with propellant enters a corresponding expansion or Temperature control device 4.1 (inlet temperature), consequently to an initial area of a corresponding conveyor device 4.3, and/or to an outlet temperature when the plastic particles exit from a corresponding expansion or temperature control device 4 (outlet temperature temperature), and therefore to an end area of a corresponding conveyor.
  • the inlet temperature is lower than the outlet temperature.
  • the expansion of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent under the influence of temperature can take place by irradiating the pre-expanded plastic particle material loaded with blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation.
  • the tempering, i. H. in particular the heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant can, in particular depending on the material, by selecting and/or adjusting the properties of high-energy radiation, d. H. in particular their wavelength, so take place in a targeted manner, without risking melting through which is undesirable for the expansion process of the plastic material particles loaded with blowing agent, i.e. insufficient stability of the softened plastic material particles, when the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent soften .
  • Infrared radiation has been shown to be particularly suitable in investigations, as this allows for a targeted and, in conjunction with a conveying device, very well controllable volume heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent, a controllable softening process and thus - this is for setting the properties of the cellular plastic particles to be produced essential - enables a controllable expansion process.
  • the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent can take place under the influence of temperature by irradiating the pre-expanced plastic material particles loaded with a blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation, with the plastic material particles loaded with blowing agent on at least one conveying path defined by a conveying device 4.3. in particular continuously, along at least one corresponding high-energy radiation, ie in particular infrared radiation, generating radiation generating device 4.4.
  • a corresponding radiation-generating device 4.4 can be designed in particular as an infrared oven, in particular an infrared continuous oven, or can include one.
  • a corresponding infrared oven can comprise one or more infrared emitters arranged or formed along a corresponding conveying path.
  • Corresponding infrared emitters can, for example, have an optionally variable radiation power in a range between 1 and 500 kW.
  • the services mentioned above can relate in particular to area performance per m 2 .
  • area outputs between 5 and 100 kW/m 2 can be used.
  • Different temperature zones can be generated by variable emitters or variable emitter (area) outputs, which also provides a parameter for influencing the expansion process.
  • cooling of the cellular plastic particles produced can be carried out, as indicated above. the.
  • the cellular structure of the cellular plastic particles that is present after the expansion process can be “frozen” by the cooling, which takes place expediently quickly. In this way, any further, integral or even local expansion of the plastic particles that may be undesirable after the expansion process can be specifically prevented, for example in order to maintain a cellular structure of the plastic particles that may be desired after the expansion process.
  • the cooling can take place in particular from a process temperature lying above a reference temperature, in particular room temperature can be used as the reference temperature, to a cooling temperature lying below the process or reference temperature, in particular room temperature. Consequently, separate temperature control devices for cooling the plastic particles are not absolutely necessary, but it may be sufficient if the plastic particles are cooled to room temperature after the expansion process or stored at room temperature.
  • At least one, in particular functional, additive or material for example a fibrous substance or material and/or a dye or material and/or a nucleating substance or material and/or or a substance or a material for specifically influencing or controlling the softening behavior of the plastic material particles loaded with propellant, containing pre-expanded plastic particle material.
  • compounded pre-expanded plastic material particles can also be loaded with propellant and expanded, which leads to cellular plastic particles with special properties.
  • the additives or additives can have been introduced into the pre-expanded plastic material particles during their production.
  • fibers or materials - this can basically be organic or inorganic fibers or materials.
  • B. aramid, glass, carbon or natural fibers - can be, with regard to the further processing, special material properties of the process according to produce or manufactured cellular plastic particles or a from the process according to manufacturable or manufactured cellular plastic particles produced particle foam molded part realized .
  • Corresponding cellular plastic particles or molded foam parts made from them can, on the one hand, be characterized by a special density due to their cellular structure and, on the other hand, in particular due to processing-related mechanical connections between adjacent cells within respective cellular plastic particles and/or between respective adjacent cellular plastic particles due to special mechanical characterize properties.
  • these special mechanical properties can be used locally or integrally or modified.
  • plastic particles In addition to influencing the mechanical properties of the plastic particles in a targeted manner, appropriate additives or materials, e.g. B. also the electrical properties and / or the thermal properties of the plastic particles can be influenced sen targeted. Consequently, for example by electrically and/or thermally conductive additives or materials, such as e.g. B. metal and / or soot particles, etc., plastic particles with special electrically and / or thermally conductive properties can be produced.
  • electrically and/or thermally conductive additives or materials such as e.g. B. metal and / or soot particles, etc.
  • concentration of corresponding additives or materials can in principle be freely selected, although typically depending on the material. It is therefore only given as an example that pre-expanded plastic material particles with one (or more) additives) or material(s) in a (respective) concentration between 0.01% by weight, this applies in particular to chemically active additives, and 60 % by weight, this applies in particular to fibrous additives, can be provided or used. As indicated, the concentration is typically dependent on the specific chemical and/or physical properties of the additives.
  • thermoplastic material can be provided or used as the starting material.
  • pre-expanded plastic material particles from the group: acrylonitrile butadiene styrene, acrylonitrile butadiene styrene blend, polyamide, polyamide blend, polycarbonate, polycarbonate blend, polyethylene, polyethylene blend, polypropylene, polypropylene blend, polyphenylene ether, Polyphenylene ether blend, thermoplastic elastomer, polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate blend, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate blend, polystyrene, polystyrene blend, polyvinyl chloride, thermoplastic elastomer blend, provided or used. Blends or copolymers or mixtures of different thermoplastic materials can also be used.
  • cellular plastic particles can be produced with a uniformly or unevenly distributed cellular structure.
  • the properties, i. H. In particular, the distribution of the cellular structure within the respective cellular plastic particles can therefore be influenced not only by material-specific parameters (also) by pressure, temperature and time during loading or expansion as well as by the conveying times or conditions between the individual process steps S1 - S3.
  • each cellular plastic particle can have a different number and/or shape and/or size of cells in an edge area than in a core area. Consequently, graded cellular plastic particles can be produced, which due to the different distribution of cell number, cell shape and/or cell size have a special spectrum of properties. Graded cellular plastic particles can therefore have different cellular properties in an (outer) edge area than in an (inner) core area, for example in the manner of core-shell particles.
  • cellular plastic particles with a bulk density in a range between 5 and 1500 g/l can be produced according to the method.
  • the actual bulk density - of course, an average is typically mentioned here as well - can therefore be set over a very wide range depending on the selected process conditions and can therefore be tailored.
  • the embodiment shown in Fig. 2 of a device 1 for carrying out the procedural procedure comprises the mentioned provision device 2, which is generally the first device, which is set up for loading the pre-expanded thermoplastic with a blowing agent under the influence of pressure, loading device 3 and the general as a second device, which is set up to expand the blowing agent for the production of cellular plastic material particles under the influence of temperature, expansion device 4.
  • the provision device 2 can comprise a suitable handling device for handling the pre-expanded plastic material particles for their provision.
  • the device 1 although not shown, can include a handling device 5 downstream of the expansion device 4 for removing the cellular plastic particles produced.
  • Corresponding handling devices can, as mentioned, be designed as conveying devices or include such devices. In particular, for the promotion of bulk suitable conveyors such. B. pneumatic conveyors, which are set up to form a conveying flow, into consideration.
  • the second device can comprise a conveying device, in particular a combined conveying and temperature control device.
  • a corresponding combined conveyor and temperature control device can, for. B. as a continuous furnace, in particular as one or more infrared emitters comprehensive infrared continuous furnace, be formed or comprise at least one such.
  • the second device may also include an expansion device (not shown), such as e.g. B. a relaxation room, in which the produced cellular plastic particles are stored under defined chemical and / or physical conditions, ie in particular defined temperature ratio, for a defined time, be or will be assigned.
  • a corresponding relaxation device can, for. B. be formed as a decompression device or include such.
  • the device 1 it is conceivable for the device 1 to comprise a conveying device, by means of which the pre-expanded plastic material particles or subsequently the cellular plastic particles are conveyed continuously or discontinuously through the individual devices 2 - 4 .
  • FIG. 3 shows a basic illustration of a cellular plastic particle produced according to the method according to an exemplary embodiment in a sectional view. Specifically, this is a detail of a microscopic image of a foam bead made of pre-expanded polypropylene (EPP) with an initial bulk density of about 75 g/l cellular plastic particle produced according to the process with a reduced bulk density of about 17 g/l.
  • EPP pre-expanded polypropylene
  • FIG. 4 shows a basic representation of a cellular plastic particle produced according to the method according to an exemplary embodiment.
  • the schematic diagram shows a cellular plastic particle with locally different cell properties and thus a graded cellular plastic particle.
  • the cellular plastic particle has an unevenly distributed cellular structure when the plastic particle has a different number of cells in an edge region R, namely a higher number than in a core region K.
  • the dashed inner line indicates that the transitions between the edge area R and the core area K can be continuous.
  • the edge region R can optionally be shaped to different degrees locally.

Abstract

The invention relates to a method for producing cellular plastic particles, comprising the steps of: - providing a plastic material in the form of pre-expanded plastic material particles, - loading the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent under pressure, - expanding the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent in order to produce cellular plastic particles, particularly cellular plastic particles having a lower density, under the effects of temperature, wherein the plastic material particles loaded with blowing agent are expanded under the effects of temperature by irradiating said plastic material particles loaded with blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation.

Description

Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel Process for the production of cellular plastic particles
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel. The invention relates to a method for producing cellular plastic particles.
Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel, welche, insbesondere zur Herstellung von Partikelschaumformteilen weiterverarbeitet werden, sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. Methods for the production of cellular plastic particles, which are further processed, in particular for the production of molded particle foam parts, are known in principle from the prior art.
Bekannte Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel basieren auf einem zweistufi gen Prozess, welcher in einer ersten Stufe ein Aufschmelzen eines thermoplastischen Kunst stoffmaterials in einem Extruder sowie ein Beladen der so innerhalb des Extruders erzeugten thermoplastischen Kunststoffmaterialschmelze mit einem Treibmittel und in einer zweiten Stufe ein Granulieren bzw. Zerkleinern des strangförmig aus dem Extruder austretenden und treibmit telbedingt expandierenden bzw. expandierten thermoplastischen Kunststoffmaterials vorsieht. Known methods for the production of cellular plastic particles are based on a two-stage process which, in a first stage, involves melting a thermoplastic material in an extruder and charging the thermoplastic material melt produced in this way within the extruder with a blowing agent, and in a second stage granulating or Crushing of the strand-like emerging from the extruder and propellant telconditioned expanding or expanded thermoplastic material provides.
In der ersten Stufe eines entsprechenden Verfahrens wird das Treibmittel aufgrund der in dem Extruder herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse in der thermoplastischen Kunst stoffmaterialschmelze gelöst. Nach Austritt des mit Treibmittel beladenen thermoplastischen Kunststoffmaterials aus dem Extruder erfolgt, bedingt durch den Druckabfall, ein Expandieren des Kunststoffmaterials infolge einer Überführung des Treibmittels in die Gasphase. In the first stage of a corresponding process, the blowing agent is dissolved material melt in the thermoplastic synthetic material due to the pressure and temperature conditions prevailing in the extruder. After exiting the extruder of the thermoplastic material loaded with blowing agent, due to the drop in pressure, the plastic material expands as a result of the blowing agent being converted into the gas phase.
Durch die in der zweiten Stufe eines entsprechenden Verfahrens, z. B. vermittels einer Schnei deinrichtung, erfolgende Granulierung bzw. Zerkleinerung des strangförmig aus dem Extruder austretenden und, wie beschrieben, nach Austritt aus dem Extruder treibmittelbedingt sogleich expandierenden Kunststoffmaterials entstehen zelluläre Kunststoffpartikel, welche sich in einem separaten Verarbeitungsprozess zu einem Partikelschaumformteil weiterverarbeiten lassen. By in the second stage of a corresponding process, z. B. by means of a cutting device, subsequent granulation or comminution of the plastic material exiting the extruder in strand form and, as described, immediately expanding after exiting the extruder due to the blowing agent, cellular plastic particles are formed, which can be further processed into a particle foam molding in a separate processing step.
Bekannte Verfahren sind zunächst in anlagen- als auch prozesstechnischer Hinsicht ver gleichsweise komplex ausgestaltet. Zudem sind die mit bekannten Verfahren herstellbaren zel lulären Kunststoffpartikel im Hinblick auf Eigenschaften, wie z. B. Größe, Morphologie und Ver teilung der Zellen, verbesserungswürdig; die Möglichkeiten, auf entsprechende Eigenschaften der zellulären Kunststoffpartikel anlagen- bzw. prozesstechnisch Einfluss zu nehmen, sind bei bekannten Verfahren deutlich begrenzt. Known methods are first of all comparatively complex in terms of plant and process technology. In addition, the producible with known methods zel lular plastic particles in terms of properties such. B. size, morphology and Ver distribution of cells, room for improvement; the possibilities of influencing the corresponding properties of the cellular plastic particles in terms of plant or process technology are clearly limited in known methods.
Weiterhin ist es mit bekannten Verfahren nicht möglich, zelluläre Kunststoffpartikel ausgehend von einem vorexpandierten Kunststoffmaterial herzustellen. Dies gilt insbesondere deshalb, als der beschriebene extrusionsbasierte Prozess die Struktur der vorexpandierten Kunststoffmate- rialpartikel, insbesondere aufgrund des mechanischen wie auch des thermischen Energieein trags, schädigt bzw. zerstört. Furthermore, it is not possible with known methods to produce cellular plastic particles starting from a pre-expanded plastic material. This applies in particular because the extrusion-based process described damages or destroys the structure of the pre-expanded plastic material particles, in particular due to the mechanical as well as the thermal energy input.
Dies gilt insbesondere für dem Grunde nach bekannte Autoklav-Prozesse, in welchem vorex pandiertes Kunststoffmaterialpartikel in einer Autoklaveinrichtung (sog. Nach-/Weiterschäumer) unter Einsatz von Heißdampf batchweise und somit diskontinuierlich zu Schaumperlen expan diert wird. Verbesserungswürdig hieran sind u.a. die Energieineffizienz, die infrastrukturellen Voraussetzungen für die Dampferzeugung bzw. -Versorgung, das Risiko einer Verschlechterung der Morphologie der hergestellten Schaumperlen über ihr gesamtes Volumen, eine hohe Streu ung durch unterschiedliche thermische Verhältnisse in den verschiedenen Bereichen der Auto klaveinrichtung) sowie erforderliche nachfolgende Trocknungsprozesse um die Feuchtigkeit des Heißdampfs wieder zu entfernen. This applies in particular to autoclave processes, which are known in principle, in which pre-expanded plastic material particles are placed in an autoclave device (so-called post-/further foamer) is expanded batchwise and thus discontinuously to form foam beads using superheated steam. Some of the things that could be improved here include energy inefficiency, the infrastructural requirements for steam generation and supply, the risk of a deterioration in the morphology of the foam beads produced over their entire volume, a high degree of scattering due to different thermal conditions in the various areas of the autoclave facility) and necessary subsequent drying processes to remove the moisture from the superheated steam.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel anzugeben, welches auch ausgehend von vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln die Herstellung von zellulären Kunststoffpartikeln, insbesondere mit gezielt einstellbaren Eigenschaften für die nachfolgende Verarbeitung zu Partikelschaumformteilen und deren Einsatz- bzw. Gebrauchseigenschaften, ermöglicht. Proceeding from this, the present invention is based on the object of specifying an improved method for the production of cellular plastic particles, which, starting from pre-expanded plastic material particles, also enables the production of cellular plastic particles, in particular with specifically adjustable properties for the subsequent processing into particle foam moldings and their application or usage properties , allows.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen An sprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens. The object is achieved by a method according to claim 1. The claims dependent on this relate to possible embodiments of the method.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffparti kel; das hierin beschriebene Verfahren dient sonach zur im Allgemeinen zur Herstellung zellulä rer Kunststoffpartikel. Bei den verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten Kunststoffpar- tikeln handelt es sich sonach um Kunststoffpartikel, welche zumindest abschnittsweise, typi scherweise vollständig, eine zelluläre Struktur aufweisen. Die Kunststoffpartikel können zudem, insbesondere aufgrund eines bestimmten Gehalts an Treibmittel - sei es ein Rest aus dem be schriebenen Verfahren oder ein nachträglich in einem separaten Prozessschritt eingebracht -, ein gewisses (weiteres) Expansionsvermögen aufweisen. Die verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel können sonach expandierbar und/oder aufgrund ihrer zellulären Struktur (mechanisch) komprimierbar bzw. kompressibel sein. Die verfahrens gemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel können in allen Fällen als „Schaumpartikel“ oder „Schaumperlen“ bezeichnet bzw. erachtet werden. Wie sich im Weiteren ergibt, kann das Verfahren auch als Verfahren zur strahlungsbasierten Modifikation, d. h. insbe sondere zur Nach- bzw. Weiterexpansion, vorexpandierter Kunststoffpartikel bezeichnet bzw. erachtet werden. Die strahlungsbasierte Modifikation dient dabei insbesondere zur gezielten strahlungsbasierten Beeinflussung der zellulären Eigenschaften und somit der zellulären Struk tur entsprechender vorexpandierter Kunststoffpartikel, worunter, wie erwähnt, insbesondere eine Nach- bzw. Weiterexpansion zu verstehen ist. A first aspect of the invention relates to a method for producing cellular plastic particles; the method described herein is therefore generally used for the production of cellular plastic particles. The plastic particles which can be produced or are produced according to the method are therefore plastic particles which have a cellular structure at least in sections, typically completely. In addition, the plastic particles can have a certain (further) expansion capacity, in particular due to a certain content of blowing agent—whether it is a residue from the described method or is introduced subsequently in a separate process step. The cellular plastic particles that can be produced or produced according to the method can therefore be expandable and/or (mechanically) compressible or compressible due to their cellular structure. The cellular plastic particles that can be produced or produced according to the method can in all cases be referred to or considered as “foam particles” or “foam beads”. As follows, the method can also be used as a method for radiation-based modification, i. H. be designated or considered in particular for post-expansion or further expansion of pre-expanded plastic particles. The radiation-based modification serves in particular for the targeted radiation-based influencing of the cellular properties and thus the cellular structure of corresponding pre-expanded plastic particles, which, as mentioned, means in particular post-expansion or further expansion.
Die im Weiteren auch kurz als „Kunststoffpartikel“ bezeichenbaren bzw. bezeichneten verfah rensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel lassen sich in einem oder mehreren eigenständigen Folgeprozessen zu einem Partikelschaumformteil weiterverar beiten. Die Weiterverarbeitung der zellulären Kunststoffpartikel zu einem Partikelschaumformteil kann unter Einsatz von Dampf bzw. Heißdampf (dampfbasiert) oder ohne Einsatz von Dampf bzw. Heißdampf (nicht-dampfbasiert bzw. trocken) erfolgen. The cellular plastic particles that can also be referred to or referred to below as “plastic particles” for short and that can be produced or produced according to the method can be further processed in one or more independent subsequent processes to form a molded particle foam part. The further processing of the cellular plastic particles into a molded particle foam part can be carried out using steam or superheated steam (steam-based) or without the use of steam or superheated steam (non-steam-based or dry).
Die Schritte des Verfahrens zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel werden im Weiteren im Einzelnen näher erläutert. The steps of the method for producing cellular plastic particles are explained in more detail below.
In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen eines Kunststoffmaterials in Form von vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln. Die verfahrensgemäß bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel können gegebenenfalls auch als „vorexpandierte Kunststoffpartikel“ bezeichnet werden. Das als Ausgangsmaterial zu erachtende Kunststoffma terial, bei welchem es sich sonach um ein Partikelschaummaterial, mithin bereits um ein zellulä res Kunststoffmaterial, handelt, wird in dem ersten Schritt des Verfahrens in Form vorexpandier ter Kunststoffmaterialpartikel bereitgestellt. Das bereitgestellte vorexpandierte Kunststoffmateri al liegt somit partikulär, d. h. insbesondere schüttgutartig bzw. -förmig, vor. In dem ersten Schritt wird sonach im Allgemeinen wenigstens eine Maßnahme zum Bereitstellen eines partikulären, d. h. insbesondere schüttgutartigen bzw. -förmigen, vorexpandierten Kunststoffmaterials in Form entsprechender vorexpandierter Kunststoffmaterialpartikel durchgeführt. Die Dichte der in dem ersten Schritt des Verfahrens bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel liegt je nach Materialzusammensetzung bzw. -modifikation aufgrund der zellulären Struktur typi scherweise unterhalb 1 g/cm3, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,05 und 2,2 g/cm3, woraus sich die vorexpandierten Eigenschaften der bereitgestellten vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikel ergeben; die Matrix der bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmateri alpartikel weist sonach eine poröse bzw. zelluläre Struktur auf. In a first step of the method, a plastic material is provided in the form of pre-expanded plastic material particles. The pre-expanded plastic material particles provided according to the method can optionally also be referred to as “pre-expanded plastic particles”. The plastic material to be regarded as the starting material, which is therefore a particle foam material and therefore already a cellular plastic material, is provided in the first step of the method in the form of pre-expanded plastic material particles. The provided pre-expanded plastic material is therefore in the form of particles, ie in particular in the form of bulk goods. In the first step, therefore, at least one measure is generally carried out to provide a particulate, ie in particular bulk material-like or shaped, pre-expanded plastic material in the form of corresponding pre-expanded plastic material particles. The density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step of the method is typically below 1 g/cm 3 , in particular in a range between 0.05 and 2.2 g/cm 3 , depending on the material composition or modification due to the cellular structure. resulting in the pre-expanded properties of the provided pre-expanded plastic material particles; the matrix of the provided pre-expanded plastic material particles therefore has a porous or cellular structure.
Die Matrix der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel kann trotz ihrer zellulären Struktur gegebenenfalls wenigstens ein(en) Zusatzstoff bzw. -material, wie z. B. längliche, kugelige oder plättchenförmige Füllstoffe, enthalten. Insbesondere für vorexpandierte Kunststoffmaterialparti kel mit Zusatzstoffen bzw. -materialien kann die Dichte konzentrationsabhängig gegebenenfalls auch oberhalb von 1 g/cm3 liegen. Entsprechende Zusatzstoffe bzw. -materialien können gege benenfalls selbst zellulär vorliegen bzw. wirken. Despite its cellular structure, the matrix of the pre-expanded plastic material particles can optionally contain at least one additive or material, such as e.g. B. elongate, spherical or platelet-shaped fillers included. In particular for pre-expanded plastic material particles with additives or materials, the density may also be above 1 g/cm 3 depending on the concentration. Appropriate additives or materials can, if appropriate, themselves be present or have a cellular effect.
Der erste Schritt des Verfahrens kann, gegebenenfalls zumindest teilautomatisierbar oder teil automatisiert, vermittels einer Bereitstellungseinrichtung, welche zum kontinuierlichen oder dis kontinuierlichen Bereitstellen eines entsprechenden Kunststoffmaterials in Form von vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikeln eingerichtet ist, ausgeführt werden. Eine entsprechende Be reitstellungseinrichtung kann z. B. eine Fördereinrichtung sein, vermittels welcher sich die zu entsprechenden zellulären Kunststoffpartikeln zu verarbeitenden vorexpandierten Kunststoffma terialpartikel zu einer bzw. in eine den zweiten Schritt des Verfahrens ausführende(n) Bela dungseinrichtung fördern lässt. Eine entsprechende Fördereinrichtung kann z. B. als Bandför dereinrichtung oder Strömungsfördereinrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Die Förderung der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel zu einer bzw. in eine den zweiten Schritt des Verfahrens ausführende(n) Beladungseinrichtung kann sonach ein Aufnehmen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel in eine Förderströmung beinhalten; die vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel können sonach vermittels einer Förderströmung zu einer bzw. in eine den zweiten Schritt des Verfahrens ausführende(n) Beladungseinrichtung gefördert wer den. The first step of the method can be carried out, optionally at least partially or partially automated, by means of a supply device which is set up for the continuous or discontinuous supply of a corresponding plastic material in the form of pre-expan ded plastic material particles. A corresponding loading device can, for. B. be a conveyor, by means of which to be processed to corresponding cellular plastic particles pre-expanded plastic material particles to a or in a second step of the method executing (n) loading device can be promoted. A corresponding conveyor can, for. B. be designed as Bandför dereinrichtung or flow conveyor device or include such. The promotion of the pre-expanded plastic material particles to a or in a second step of the method executing (s) loading device can thus include the include pre-expanded plastic material particles in a delivery flow; the pre-expanded plastic material particles can then be conveyed by means of a conveying flow to or into a loading device executing the second step of the method.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Beladen der vorexpandierten Kunststoffma terialpartikel mit einem Treibmittel zumindest unter Einfluss von Druck. Die vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel werden in dem zweiten Schritt sonach zumindest unter Einfluss von Druck - gegebenenfalls kann materialabhängig neben einem bestimmten Druck auch eine be stimmte (erhöhte) Temperatur angewendet werden - mit einem Treibmittel beladen. In dem zweiten Schritt wird sonach im Allgemeinen wenigstens eine Maßnahme zum Beladen der vor expandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel zumindest unter Einfluss von Druck, mithin zumindest druckbeaufschlagt, durchgeführt. Phänomenologisch erfolgt in dem zweiten Schritt des Verfahrens typischerweise eine Anreicherung des Treibmittels in den jewei ligen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln. Die Anreicherung des Treibmittels in den je weiligen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln kann, insbesondere abhängig von der chemischen Konfiguration der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, des Treibmittels so wie der darin gegebenenfalls enthaltenen Zusatzstoffe bzw. -materialien sowie abhängig von den, wie erwähnt, typischerweise ebenso materialabhängig gewählten Druck- bzw. Tempera turbedingungen, beispielsweise aus bzw. durch Absorptions- und/oder Lösungsprozessen des Treibmittels in den jeweiligen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln resultieren. Aufgrund der zellulären Struktur der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel kann eine Anreicherung bzw. Ansammlung des Treibmittels auch innerhalb der durch die zelluläre Struktur gegebenen Zellräume erfolgen; mithin kann das durch die Zellräume definierte innere Volumen eines jewei ligen vorexpandierten Kunststoff material als Aufnahmeraum für die in dem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgende Aufnahme von Treibmittel genutzt werden. In a second step of the method, the pre-expanded plastic material particles are loaded with a blowing agent, at least under the influence of pressure. In the second step, the pre-expanded plastic material particles are then loaded with a blowing agent, at least under the influence of pressure—if necessary, depending on the material, a certain pressure and a specific (elevated) temperature can also be used. In the second step, therefore, generally at least one measure for loading the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent is carried out at least under the influence of pressure, thus at least under pressure. Phenomenologically, in the second step of the process, the blowing agent typically accumulates in the respective pre-expanded plastic material particles. The enrichment of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles can, in particular depending on the chemical configuration of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent and the additives or materials possibly contained therein, as well as depending on the pressure or Temperature conditions, for example resulting from or due to absorption and/or solution processes of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles. Because of the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent can also accumulate within the cell spaces defined by the cellular structure; consequently, the inner volume defined by the cell spaces of a respective pre-expanded plastic material can be used as a receiving space for receiving blowing agent in the second step of the method.
Das Druckniveau n dem zweiten Schritt des Verfahrens ist dabei, insbesondere materialabhän gig, typischerweise so gewählt, dass die zelluläre Struktur der vorexpandierten Kunststoffmate- rialpartikel nicht geschädigt wird; insbesondere ist das Druckniveau in dem zweiten Schritt des Verfahrens so gewählt, dass die zelluläre Struktur der vorexpandierten Kunststoffmaterialparti kel druckbedingt sich nicht in unerwünschter Weise beschädigt wird, d. h. z. B. sich plastisch verformt und sogar komplett kollabiert. In diesem Zusammenhang ist insbesondere die wirksa me Differenz zwischen äußerem Beladungs- und innerzellulärem Druck von Bedeutung. The pressure level in the second step of the method is typically selected, in particular depending on the material, in such a way that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged; In particular, the pressure level in the second step of the method is chosen so that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged in an undesired manner due to the pressure, i. H. e.g. B. plastically deforms and even collapses completely. In this context, the effective difference between the external loading pressure and the internal cellular pressure is of particular importance.
Entsprechendes gilt insbesondere für die Druckanstiegsgeschwindigkeit, d. h. die Geschwindig keit, mit welcher der äußere Druck in dem zweiten Schritt von einem Ausgangsniveau auf ein Zielniveau erhöht wird. Typischerweise liegt die Druckanstiegsgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 0,001 bar pro Minute und 1000 bar pro Minute liegen. Insbesondere zwischen 0,01 bar pro Minute und 1000 bar pro Minute, weiter insbesondere zwischen 0,1 bar und 1000 bar pro Minute, weiter insbesondere zwischen 1 bar und 1000 bar pro Minute, weiter insbesondere zwischen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bar und 1000 bar pro Minute, weiter insbesondere zwi- schen 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50,55, 60, 65, 70, 75, 89, 85, 90, 95 oder 100 bar pro Minute und 1000 bar pro Minute, weiter insbesondere zwischen 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 600,0625, 650, 675, 700, 735, 750, 775, 800, 825, 850, 875, 900,0 925, 950 oder 975 bar pro Minute und 1000 bar pro Minute. Sämtliche hier nicht explizit aufgezählten Zwischenwerte sind ebenso denkbar. The same applies in particular to the rate of pressure rise, ie the rate at which the external pressure is increased from an initial level to a target level in the second step. Typically, the rate of pressure rise is in a range between 0.001 bar per minute and 1000 bar per minute. In particular between 0.01 bar per minute and 1000 bar per minute, further in particular between 0.1 bar and 1000 bar per minute, further in particular between 1 bar and 1000 bar per minute, further in particular between 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 9 or 10 bar and 1000 bar per minute, more particularly between 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50.55, 60, 65, 70, 75, 89, 85, 90, 95 or 100 bar per minute and 1000 bar per minute, more particularly between 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 600,0625, 650, 675, 700, 735, 750, 775, 800, 825, 850, 875, 900.0 925, 950 or 975 bar per minute and 1000 bar per minute. All intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Als Treibmittel können Gase, wie z. B. Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid und/oder Stickstoff enthaltendes Gemisch, wie z. B. Luft, verwendet werden. Im Allgemeinen können jedwede brennbare oder nicht-brennbare organische Gase, d. h. insbesondere Butan oder Pentan; oder Inertgase, wie z. B. Edelgase, d. h. insbesondere Helium, Neon, Argon; oder Stickstoff, oder Gemische hiervon verwendet werden. Der Begriff „Treibmittel“ kann sonach auch ein Gemisch chemisch und/oder physikalisch verschiedener Treibmittel umfassen. Die Auswahl des Treibmit tels erfolgt typischerweise unter Berücksichtigung dessen Aufnahmefähigkeit in den vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikeln, mithin unter Berücksichtigung der chemischen und/oder physikalischen Konfiguration bzw. Zusammensetzung der vorexpandierten Kunststoffmaterial partikel. Sofern die vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel Zusatzstoffe bzw. -materialen enthalten, können die Eigenschaften, wie z. B. die chemische und/oder physikalische Konfigu ration der Zusatzstoffe bzw. -materialen bei der Auswahl des Treibmittels ebenso berücksichtigt werden. Gases such as B. carbon dioxide or a mixture containing carbon dioxide and / or nitrogen, such as. As air, can be used. In general, any combustible or non-combustible organic gas, i. H. especially butane or pentane; or inert gases such as B. Noble gases, d. H. in particular helium, neon, argon; or nitrogen, or mixtures thereof. The term “blowing agent” can therefore also include a mixture of chemically and/or physically different blowing agents. The propellant is typically selected taking into account its absorption capacity in the pre-expanded plastic material particles, and therefore taking into account the chemical and/or physical configuration or composition of the pre-expanded plastic material particles. If the pre-expanded plastic material particles contain additives or materials, the properties such. B. the chemical and / or physical Konfig ration of the additives or materials are also taken into account when selecting the propellant.
Der zweite Schritt des Verfahrens kann, gegebenenfalls zumindest teilautomatisierbar oder teil automatisiert, vermittels einer Beladungseinrichtung, welche zum Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel zumindest unter Einfluss von Druck respektive zum Durchführen eines entsprechenden Beladungsvorgangs eingerichtet ist, ausgeführt wer den. Eine entsprechende Beladungseinrichtung kann z. B. als Autoklaveinrichtung, d. h. im All gemeinen als eine einen, gegebenenfalls temperierbaren, Druck- bzw. Prozessraum umfassen de Druckbehältereinrichtung, ausgebildet sein bzw. eine solche umfassen. Eine entsprechende Beladungseinrichtung kann ferner eine Temperiereinrichtung, welche zum Temperieren eines entsprechenden Druck- bzw. Prozessraums eingerichtet ist, aufweisen. Eine entsprechende Beladungseinrichtung kann in allen Fällen eine hardware- und/oder softwaremäßig implemen tierte Steuerungs- und/oder Regelungseinheit aufweisen, welche zur Steuerung und/oder Rege lung, d. h. im Allgemeinen zur Einstellung, bestimmter dynamischer und/oder statischer Druck- und/oder Temperaturparameter innerhalb eines entsprechenden Druck- bzw. Prozessraums eingerichtet ist. The second step of the method can be carried out, if necessary at least partially automated or partially automated, by means of a loading device which is set up to load the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent at least under the influence of pressure or to carry out a corresponding loading process. A corresponding loading device can e.g. B. as an autoclave device, d. H. in general, be designed as or comprise a pressure vessel device that includes a pressure or process space that can optionally be temperature-controlled. A corresponding loading device can also have a temperature control device, which is set up to control the temperature of a corresponding pressure or process space. A corresponding loading device can in all cases have a hardware and/or software implemented control and/or regulation unit which is used for control and/or regulation, i. H. is generally set up for setting certain dynamic and/or static pressure and/or temperature parameters within a corresponding pressure or process space.
In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur, d. h. insbesondere erhöhter Temperatur. Die mit Treibmittel belade nen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel werden in dem dritten Schritt des Verfahrens sonach typischerweise erhöhter Temperatur, d. h. im Allgemeinen thermischer Energie, ausge setzt, was zu einem Ausgasen und/oder Expandieren des in den vorexpandierten Kunststoffma terialpartikeln enthaltenen Treibmittels führt. Dies erfolgt typischerweise trocken, mithin ohne äußere Einwirkung von Fluiden, wie z. B. Dampf bzw. Wasser. Insbesondere bedingt das Aus gasen des Treibmittels in den Zellen und den Matrixbereichen der thermisch bedingt erwei chenden bzw. erweichten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel ein erneutes bzw. weiteres Expandieren der Kunststoffmaterialpartikel, was nach Abkühlen bzw. „Einfrieren“ zur Ausbil dung von Kunststoff parti kein mit einer, gegebenenfalls gegenüber dem Ausgangsmaterial, etwa im Hinblick auf Zellanzahl und/oder Form und/oder Größe veränderten, dauerhaften zellulären Struktur und somit zur Ausbildung der herzustellenden zellulären Kunststoffpartikel führt. In dem dritten Schritt des Verfahrens wird sonach im Allgemeinen wenigstens eine Maßnahme zum Ausgasen bzw. Expandieren des in den Zellen und den Matrixbereichen der zumindest durch Einfluss von Temperatur und somit zumindest thermisch bedingt erweichenden bzw. erweichten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel enthaltenen Treibmittels zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel durchgeführt. Phänomenologisch erfolgen in dem dritten Schritt des Verfah rens, insbesondere aufgrund des Ausgasens bzw. der Desorption des Treibmittels aus den Zel len und den Matrixbereichen der erweichenden bzw. erweichten vorexpandierten Kunststoffma terialpartikeln, ein weiteres, Zellwachstum sowie gegebenenfalls eine erneute Zellbildung mit nachfolgendem Zellwachstum innerhalb der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, welches zu den herzustellenden zellulären Kunststoffpartikeln führt, welche im Vergleich zu den vorex pandierten Kunststoffpartikeln eine, gegebenenfalls deutlich, geringere Dichte aufweisen. Die Zellbildung, sofern eine solche erfolgt, basiert dabei typischerweise auf der erwähnten Desorp tion des Treibmittels an Nukleierungspunkten in den durch Temperatureinfluss erweichenden bzw. erweichten Kunststoffmaterialpartikeln, während das Zellwachstum typischerweise auf einer überdruckbedingten Expansion des Treibmittels in bereits gebildeten bzw. vorhandenen Zellen basiert. Wie ebenso erwähnt, wird die derart gebildete zelluläre Struktur bzw. der damit realisierte weitere Expansionszustand durch die bzw. eine Temperaturabsenkung der sonach hergestellten zellulären Kunststoffpartikeln, also durch deren Abkühlung, z. B. an der Umge bung, dauerhaft „eingefroren“ bzw. fixiert. In a third step of the method, the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are expanded under the influence of temperature, ie in particular elevated temperature, to produce cellular plastic particles. In the third step of the process, the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are then typically exposed to elevated temperature, ie generally thermal energy, which leads to outgassing and/or expansion of the blowing agent contained in the pre-expanded plastic material particles. This is typically done dry, i.e. without external influence of fluids, such as e.g. B. steam or water. In particular, the outgassing of the blowing agent in the cells and the matrix areas of the thermally softened or softened pre-expanded plastic material particles causes renewed or further expansion of the plastic material particles, which after cooling or "freezing" leads to the formation of plastic particles with a possibly compared to the starting material, for example with regard to cell number and/or shape and/or size, permanent cellular structure and thus leads to the formation of the cellular plastic particles to be produced. In the third step of the method, at least one measure for outgassing or expanding the blowing agent contained in the cells and the matrix regions of the pre-expanded plastic material particles softening or softened at least as a result of the influence of temperature and thus at least thermally is generally carried out for the production of cellular plastic particles. Phenomenologically, in the third step of the process, in particular due to the outgassing or desorption of the blowing agent from the cells and the matrix areas of the softening or softened pre-expanded plastic material particles, further cell growth and possibly renewed cell formation with subsequent cell growth within the pre-expanded plastic material particles, which leads to the cellular plastic particles to be produced, which, in comparison to the pre-expanded plastic particles, have a, possibly significantly, lower density. The cell formation, if such occurs, is typically based on the aforementioned desorption of the propellant at nucleation points in the plastic material particles that are softening or softened by the influence of temperature, while cell growth is typically based on an overpressure-related expansion of the propellant in already formed or existing cells. As also mentioned, the cellular structure formed in this way or the further expansion state thus realized is reduced by the or a temperature reduction of the cellular plastic particles thus produced, i.e. by their cooling, e.g. B. in the environment, permanently "frozen" or fixed.
Grundsätzlich gilt sonach, dass nach Abschluss der in dem zweiten Schritt des Verfahrens er folgenden Druckbeaufschlagung, d. h. bei einem Druckabfall, insbesondere auf Normal- bzw. Standardbedingungen, Ausgas- bzw. Desorptionsprozesse innerhalb jeweiliger mit Treibmittel beladender und typischerweise thermisch bedingt erweichter vorexpandierter Kunststoffmateri alpartikel erfolgen. Die Ausgas- bzw. Desorptionsprozesse des Treibmittels stellen eine wesent liche Voraussetzung für die für die Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel erforderlichen Zell wachstumsprozesse und gegebenenfalls Zellbildungsprozesse innerhalb jeweiliger Kunststoff materialpartikel dar. Aus den nach dem zweiten Schritt des Verfahrens vorliegenden, mit Treibmittel beladenen und typischerweise thermisch bedingt erweichten vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikeln, werden in dem dritten Schritt des Verfahrens, insbesondere bedingt durch entsprechende Ausgas- bzw. Desorptionsprozesse, die verfahrensgemäß herzustellenden zel lulären Kunststoffpartikel gebildet. In principle, therefore, it applies that after the completion of the pressurization that follows in the second step of the method, i. H. in the event of a pressure drop, in particular to normal or standard conditions, outgassing or desorption processes take place within respective preexpanded plastic material particles loaded with propellant and typically thermally softened. The outgassing or desorption processes of the blowing agent are an essential prerequisite for the cell growth processes required for the production of cellular plastic particles and, if necessary, cell formation processes within the respective plastic material particles pre-expanded plastic material particles, the cellular plastic particles to be produced according to the method are formed in the third step of the method, in particular due to corresponding outgassing or desorption processes.
We erwähnt, weisen die verfahrensgemäß herzustellenden bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel eine geringere Dichte als die vorexpandierten Kunststoffpartikel auf, sodass das Verfahren, wie ebenso erwähnt, zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel geringerer Dichte dient und somit auch als Verfahren zur strahlungsbasierten Modifikation, d. h. insbeson dere zur strahlungsbasierten Nach- bzw. Weiterexpansion, vorexpandierter Kunststoffpartikel bezeichnet bzw. erachtet werden kann. As mentioned, the cellular plastic particles to be produced or produced according to the method have a lower density than the pre-expanded plastic particles, so that the method, as also mentioned, serves to produce cellular plastic particles of lower density and can therefore also be referred to or considered as a method for radiation-based modification, ie in particular for radiation-based post-expansion or further expansion of pre-expanded plastic particles.
Wie im Weiteren erläutert wird, können durch Steuerung entsprechender ausgas- bzw. desorp tionsbedingt erfolgender Zellbildungs- und Zellwachstumsprozesse gegebenenfalls zelluläre Strukturen mit lokal unterschiedlichen Zelleigenschaften und somit gradierte zelluläre Kunst stoffpartikel realisiert werden. As explained below, cellular structures with locally different cell properties and thus graded cellular plastic particles can be realized by controlling corresponding outgassing or desorption-related cell formation and cell growth processes.
Im Allgemeinen gilt, dass verfahrensgemäß insbesondere zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Zellgröße in einem Bereich zwischen 0,5 und 250 pm hergestellt werden können. Die tatsächli che Zellgröße - selbstverständlich ist hier typischerweise ein Durchschnitt angesprochen - kann sonach verfahrensgemäß je nach den gewählten Prozessbedingungen über einen sehr weiten Bereich und somit maßgeschneidert eingestellt werden. Entsprechendes gilt für eine etwaige Verteilung der Zellgrößen innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel. In general, it is true that, according to the method, in particular cellular plastic particles with a cell size in a range between 0.5 and 250 μm can be produced. The actual cell size - of course, an average is typically mentioned here - can therefore be set over a very wide range and thus tailor-made according to the method, depending on the selected process conditions. The same applies to any distribution of the cell sizes within the respective cellular plastic particles.
Insbesondere gilt, dass sich mit dem hierin beschriebenen Verfahren zelluläre Kunststoffpartikel mit einer (mittleren) Zellgröße unterhalb 250 pm, insbesondere unterhalb 240 pm, weiter insbe sondere unterhalb 230 pm, weiter insbesondere unterhalb 220 pm, weiter insbesondere unter halb 210 pm, weiter insbesondere unterhalb 200 pm, weiter insbesondere unterhalb 190 pm, weiter insbesondere unterhalb 180 pm, weiter insbesondere unterhalb 170 pm, weiter insbe sondere unterhalb 160 pm, weiter insbesondere unterhalb 150 pm, weiter insbesondere unter halb 140 pm, weiter insbesondere unterhalb 130 pm, weiter insbesondere unterhalb 120 pm, weiter insbesondere unterhalb 110 pm, weiter insbesondere unterhalb 100 pm, weiter insbe sondere unterhalb 90 pm, weiter insbesondere unterhalb 80 pm, weiter insbesondere unterhalb 70 pm, weiter insbesondere unterhalb 60 pm, weiter insbesondere unterhalb 50 pm, weiter ins besondere unterhalb 45 pm, weiter insbesondere unterhalb 40 pm, weiter insbesondere unter halb 35 pm, weiter insbesondere unterhalb 30 pm, weiter insbesondere unterhalb 25 pm, weiter insbesondere unterhalb 24 pm, weiter insbesondere unterhalb 23 pm, weiter insbesondere un terhalb 22 pm, weiter insbesondere unterhalb 21 pm, weiter insbesondere unterhalb 20 pm, weiter insbesondere unterhalb 19 pm, weiter insbesondere unterhalb 18 pm, weiter insbesonde re unterhalb 17 pm, weiter insbesondere unterhalb 16 pm, weiter insbesondere unterhalb 15 pm, weiter insbesondere unterhalb 14 pm, weiter insbesondere unterhalb 13 pm, weiter insbe sondere unterhalb 12 pm, weiter insbesondere unterhalb 11 pm, weiter insbesondere unterhalb 10 pm, oder noch geringer ausbilden lassen. Sämtliche hier nicht explizit aufgezählten Zwi schenwerte sind ebenso denkbar. In particular, with the method described herein, cellular plastic particles with an (average) cell size below 250 μm, in particular below 240 μm, further in particular below 230 μm, further in particular below 220 μm, further in particular below half 210 μm, further in particular below 200 μm, further in particular below 190 μm, further in particular below 180 μm, further in particular below 170 μm, further in particular below 160 μm, further in particular below 150 μm, further in particular below half 140 μm, further in particular below 130 μm, further in particular below 120 μm, in particular below 110 μm, in particular below 100 μm, in particular below 90 μm, in particular below 80 μm, in particular below 70 μm, in particular below 60 μm, in particular below 50 μm, in particular below 45 μm, further in particular below 40 μm, further in particular below half 35 pm, further in particular below 30 pm, further in particular below 25 pm, further in particular below 24 pm, further in particular below 23 pm, further in particular below 22 pm, further in particular below 21 pm, further in particular below 20 pm, further in particular below 19 μm, further in particular below 18 μm, further in particular below 17 μm, further in particular below 16 μm, further in particular below 15 μm, further in particular below 14 μm, further in particular below 13 μm, further in particular below 12 μm, further in particular below 11 pm, more particularly below 10 pm, or even lower. All intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Der dritte Schritt des Verfahrens kann, gegebenenfalls zumindest teilautomatisierbar oder teil automatisiert, vermittels einer Expansionseinrichtung, welche zum strahlungsbasierten Expan dieren des Treibmittels zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel zumindest unter Einfluss von Temperatur zum Durchführen eines entsprechenden strahlungsbasierten Expansionsvorgangs eingerichtet ist, ausgeführt werden. Eine entsprechende Expansionseinrichtung ist typischer weise als strahlungsbasierte Heizeinrichtung, d. h. im Allgemeinen als eine einen zumindest strahlungsbasiert temperierbaren bzw. temperierten Temperier- bzw. Prozessraum umfassende Temperiereinrichtung, ausgebildet sein bzw. eine solche umfassen. Eine entsprechende Tem periereinrichtung kann ferner eine Fördereinrichtung, welche zum Fördern der zu expandieren den Kunststoffmaterialpartikel entlang einer Förderstrecke durch einen entsprechenden Tempe rier- bzw. Prozessraum eingerichtet ist, aufweisen. Eine entsprechende Expansionseinrichtung kann in allen Fällen eine hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Steuerungs und/oder Regelungseinheit aufweisen, welche zur Steuerung und/oder Regelung, d. h. im All gemeinen zur Einstellung, bestimmter dynamischer und/oder statischer Förder- und/oder Tem peratur- und/oder Strahlungsparameter innerhalb eines entsprechenden Temperier- bzw. Pro zessraums eingerichtet ist. The third step of the method can optionally be at least partially automated or partially automated by means of an expansion device which is used for radiation-based expansion of the blowing agent to produce cellular plastic particles, at least under the influence of temperature to carry out a corresponding radiation-based expansion process is set up to run. A corresponding expansion device is typically embodied as a radiation-based heating device, ie generally as a temperature control device comprising a temperature control or process chamber that can be temperature-controlled or controlled at least on the basis of radiation, or comprise such a temperature control device. A corresponding temperature control device can also have a conveying device, which is set up for conveying the plastic material particles to be expanded along a conveying path through a corresponding tempering or process space. A corresponding expansion device can in all cases have a hardware and/or software implemented control and/or regulation unit which is used to control and/or regulate, ie generally to set, certain dynamic and/or static conveying and/or temperatures - Is set up and/or radiation parameters within a corresponding temperature control or process room.
Insbesondere kann der dritte Schritt des Verfahrens gegebenenfalls kontinuierlich durchgeführt werden, was vorteilhaft gegenüber den eingangs genannten batchweisen Autoklav-basierten Prozessen ist. In particular, the third step of the process can optionally be carried out continuously, which is advantageous compared to the batchwise autoclave-based processes mentioned at the outset.
Die Dichte der in dem dritten Schritt des Verfahrens hergestellten zellulären Kunststoffpartikel liegt typischerweise deutlich unterhalb der Ausgangsdichte der in dem ersten Schritt bereitge stellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, woraus sich die zellulären Eigenschaften der verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten Kunststoffpartikel ergeben. Die Schüttdichte der in dem dritten Schritt des Verfahrens hergestellten zellulären Kunststoffpartikel liegt ent sprechend deutlichunterhalb der Schüttdichte der in dem ersten Schritt des Verfahrens bereit gestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel. The density of the cellular plastic particles produced in the third step of the method is typically well below the initial density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step, which results in the cellular properties of the plastic particles that can be produced or produced according to the method. The bulk density of the cellular plastic particles produced in the third step of the process is correspondingly well below the bulk density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step of the process.
Die in dem dritten Schritt des Verfahrens hergestellten zellulären Kunststoffpartikel sind, wie weiter oben erwähnt, typischerweise weiter- bzw. nachexpandierbar; dies kann eine wesentli che Eigenschaft für die beschriebene, insbesondere dampfbasierte oder nicht-dampfbasierte, Weiterverarbeitung der zellulären Kunststoffpartikel zur Herstellung von Partikelschaumformtei len darstellen. As mentioned above, the cellular plastic particles produced in the third step of the process are typically further or post-expandable; this can represent an essential property for the described, in particular steam-based or non-steam-based, further processing of the cellular plastic particles for the production of particle foam moldings.
Das Verfahren zeichnet sich gegenüber bekannten Verfahren sonach durch eine besondere dynamische Prozessführung aus, welche ein für eine Expansion erforderliches Erweichen, aber im Gegensatz zu einem Extrusionsprozess kein komplettes Aufschmelzen eines mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoff materials und damit kein druck- und temperaturintensives Beladen einer Kunststoffmaterialschmelze mit einem Treibmittel erfordert. Die dynamische Pro zessführung, d. h. insbesondere die damit mögliche schnelle (Volumen-)Erwärmung - im Ge gensatz zu konvektivem und konduktivem Energietransport beim dampfbasierten Nachschäu men -, ist zudem von Bedeutung für eine gute Energieeffizienz und die weiter unten erwähnte, deutlich feinere Zellmorphologie (wegen fehlender Zeit für Zellvereinigungen). Das Verfahren geht sonach mit einem im Vergleich (deutlich) vereinfachten anlagen- wie auch prozesstechni schen Aufwand zu dessen Durchführung einher, als vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikeln mit einem Treibmittel beladen, und entsprechende mit Treibmittel beladene Kunststoffmaterial partikel zumindest unter Einfluss von Temperatur, insbesondere unter Einfluss von Temperatur und Druck, in zelluläre Kunststoffpartikel überführt werden können. Compared to known methods, the method is characterized by a special dynamic process control, which requires a softening for expansion, but in contrast to an extrusion process, no complete melting of a pre-expanded plastic material loaded with blowing agent and thus no pressure- and temperature-intensive loading of a plastic material melt with requires a propellant. The dynamic process control, i.e. in particular the rapid (volume) heating that is possible with it - in contrast to convective and conductive energy transport in steam-based post-foaming - is also important for good energy efficiency and the significantly finer cell morphology mentioned below (due to lack of time for cell unions). The method is therefore associated with a (significantly) simplified installation and process engineering effort for its implementation in comparison to pre-expanded plastic material particles loaded with a blowing agent, and corresponding plastic material particles loaded with blowing agent can be converted into cellular plastic particles at least under the influence of temperature, in particular under the influence of temperature and pressure.
Zudem sind die Eigenschaften der verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel, insbesondere im Hinblick auf Anzahl, Größe, Form und Verteilung der Zellen, verbessert, was sich aus den einfach einstellbar und sehr gut kontrollierbaren Prozessbedin gungen im Rahmen des in dem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgenden Beladens sowie im Rahmen des in dem dritten Schritt des Verfahrens erfolgenden Expandierens ergibt. In addition, the properties of the cellular plastic particles that can be produced or produced according to the method are improved, in particular with regard to the number, size, shape and distribution of the cells, which is evident from the easily adjustable and very easily controllable process conditions in the context of the second step of the method taking place loading as well as in the course of the taking place in the third step of the process expanding results.
Im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Autoklav-basierten Expansionsprozessen er möglicht das Verfahren einen kontinuierlichen Expansionsvorgang entsprechender mit Treibmit tel beladener vorexpandierter Kunststoffpartikel, welcher mangels Einsatz von Heißdampf keine nachfolgende Trocknung erfordert. In contrast to the autoclave-based expansion processes described at the outset, the method enables a continuous expansion process of corresponding pre-expanded plastic particles loaded with blowing agents, which requires no subsequent drying due to the lack of use of superheated steam.
Das Verfahren ermöglicht damit ein deutlich erweitertes und für jedes Kunststoff material genau einstell- bzw. regelbares Prozessfenster, welches es prinzipiell ermöglicht, zelluläre Kunststoff partikel mit gewünschten Eigenschaften aus jedweden (thermoplastischen) vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln herzustellen. The method thus enables a significantly expanded process window that can be precisely adjusted or regulated for each plastic material, which in principle makes it possible to produce cellular plastic particles with desired properties from any (thermoplastic) pre-expanded plastic material particles.
Wie angedeutet, kann das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel unter Einfluss von Druck und Temperatur durchgeführt werden. Die sonach zum Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit Treibmittel sowie im Weiteren zur gezielten Einstellung bestimmter Eigenschaften der herzustellenden bzw. hergestellten zellulä ren Kunststoffpartikel, insbesondere materialabhängig, variierbaren Parameter sind sonach zu nächst die in dem zweiten Schritt des Verfahrens herrschenden Druck- und Temperaturverhält nisse. Selbstverständlich ist auch die Zeit, d. h. insbesondere der Verlauf und die Dauer der Druck- und Temperaturverhältnisse, in dem zweiten Schritt des Verfahrens, ein Parameter, wel cher einen Einfluss auf das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit Treibmit tel, d. h. insbesondere das Aufnahmen des Treibmittels in den vorexpandierten Kunststoffmate- rialpartikeln, hat. As indicated, the loading of the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent can be carried out under the influence of pressure and temperature. The parameters that can be varied, in particular depending on the material, for loading the pre-expanded plastic material particles with blowing agent and for the targeted adjustment of certain properties of the cellular plastic particles to be produced or produced are therefore initially the pressure and temperature conditions prevailing in the second step of the method. Of course, the time, i. H. in particular the course and the duration of the pressure and temperature conditions, in the second step of the method, a parameter which has an influence on the loading of the pre-expanded plastic material particles with blowing agent, d. H. in particular the inclusion of the blowing agent in the pre-expanded plastic material particles.
Konkrete Parameter für die Durchführung des zweiten Schritts des Verfahrens werden nachfol gend beispielhaft genannt: Specific parameters for carrying out the second step of the process are given below by way of example:
Das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit dem bzw. einem Treibmittel kann z. B., insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel und/oder des Treibmittels, bei einem Druck in einem Bereich zwi schen 1 und 200 bar, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 190 bar, weiter insbeson dere in einem Bereich zwischen 1 und 180 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 170 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 160 bar, weiter insbeson dere in einem Bereich zwischen 1 und 150 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 140 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 130 bar, weiter insbeson dere in einem Bereich zwischen 1 und 120 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 110 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 100 bar, weiter insbeson dere in einem Bereich zwischen 1 und 90 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 80 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 70 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 60 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 50 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 40 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 30 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 20 bar, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 10 bar, durchgeführt werden. Als untere Grenze kann anstelle von 1 bar auch 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bar verwendet werden. Die vorstehend, wie erwähnt, beispielhaft genannten Drücke beziehen sich insbesondere auf Drücke innerhalb eines Druck- bzw. Prozessraums einer entsprechenden Beladungseinrichtung während der Ausführung des zweiten Schritts des Verfahrens. Sämtliche hier nicht explizit auf gezählten Zwischenwerte sind ebenso denkbar. The loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the pre-expanded plastic material particles and/or the blowing agent, at a pressure in a range between 1 and 200 bar, in particular in a range between 1 and 190 bar, more particularly in a range between 1 and 180 bar, further in particular in a range between 1 and 170 bar, further in particular in a range between 1 and 160 bar, further in particular in a range between 1 and 150 bar, further in particular in a range between 1 and 140 bar, more particularly in a range between 1 and 130 bar, more particularly in a range between 1 and 120 bar, more particularly in a range between 1 and 110 bar, more particularly in a range between 1 and 100 bar, further in particular in a range between 1 and 90 bar, further in particular in a range between 1 and 80 bar, further in particular in a range between 1 and 70 bar, further in particular in a range between 1 and 60 bar, further in particular in a range between 1 and 50 bar, further in particular in a range between 1 and 40 bar, further in particular in a range between 1 and 30 bar, further in particular in a range between 1 and 20 bar, further in particular in a range between 1 and 10 bar, be performed. Instead of 1 bar, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 bar can also be used as the lower limit. The pressures mentioned above as examples relate in particular to pressures within a pressure or process chamber of a corresponding loading device during the execution of the second step of the method. All intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Wie erwähnt, ist das Druckniveau und insbesondere die Druckanstiegsgeschwindigkeit in dem zweiten Schritt des Verfahrens dabei, insbesondere materialabhängig, typischerweise so ge wählt, dass die zelluläre Struktur der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel nicht geschä digt wird; insbesondere sind das Druckniveau und insbesondere die Druckanstiegsgeschwin digkeit in dem zweiten Schritt des Verfahrens so gewählt, dass die zelluläre Struktur der vorex pandierten Kunststoffmaterialpartikel druckbedingt (wirksame Differenz zwischen äußerem Be- ladungs- und innerzellulärem Druck) sich nicht plastisch verformt und gegebenenfalls sogar kollabiert. As mentioned, the pressure level and in particular the rate of pressure rise in the second step of the method is, in particular dependent on the material, typically selected in such a way that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged; In particular, the pressure level and in particular the rate of increase in pressure are selected in the second step of the method such that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles does not deform plastically due to the pressure (effective difference between the external loading pressure and the internal cellular pressure) and possibly even collapses.
Das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit dem bzw. einem Treibmittel kann z. B., insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel und/oder des Treibmittels, bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 0 und 250°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 240°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 230°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 220°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 210°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 200°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 190°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 180°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 170°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 160°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 150°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 140°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 130°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 120°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 110°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 100°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 90°C, weiter ins besondere in einem Bereich zwischen 0 und 80°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwi schen 0 und 70°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 60°C, weiter insbe sondere in einem Bereich zwischen 0 und 50°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwi schen 0 und 40°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0 und 30°C, weiter insbe- sondere in einem Bereich zwischen 0 und 20°C, durchgeführt werden. Die vorstehend, wie er wähnt, beispielhaft genannten Temperaturen beziehen sich insbesondere auf Temperaturen innerhalb eines Druck- bzw. Prozessraums einer entsprechenden Beladungseinrichtung wäh rend der Ausführung des zweiten Schritts des Verfahrens. Sämtliche hier nicht explizit aufge zählten Zwischenwerte sind ebenso denkbar. The loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the pre-expanded plastic material particles and / or the propellant, at a temperature in a range between 0 and 250 ° C, more particularly in a range between 0 and 240 ° C, more particularly in a range between 0 and 230°C, further in particular in a range between 0 and 220°C, further in particular in a range between 0 and 210°C, further in particular in a range between 0 and 200°C, further in particular in a range between 0 and 190°C, further in particular in a range between 0 and 180°C, further in particular in a range between 0 and 170°C, further in particular in a range between 0 and 160°C, further in particular in a range between 0 and 150° C, further in particular in a range between 0 and 140°C, further in particular in a range between 0 and 130°C, further in particular in a range between 0 and 120°C, further in particular in a range ch between 0 and 110°C, further in particular in a range between 0 and 100°C, further in particular in a range between 0 and 90°C, further in particular in a range between 0 and 80°C, further in particular in a range between 0 and 70°C, further in particular in a range between 0 and 60°C, further in particular in a range between 0 and 50°C, further in particular in a range between 0 and 40°C, further in particular in a range between 0 and 30°C, especially especially in a range between 0 and 20°C. The temperatures mentioned above as examples relate in particular to temperatures within a pressure or process space of a corresponding loading device during the execution of the second step of the method. All intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit dem bzw. einem Treibmittel kann z. B., insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel und/oder des Treibmittels, für eine Zeitdauer in einem Bereich zwischen 0,1 und 1000 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 950 h, weiter ins besondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 900 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 850h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 800 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 750 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 700 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 650 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 600 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 550 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 500 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 450 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 400 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 350 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 300 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 250 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 200 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 150 h, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 100 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 90 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 80 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 70 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 60 h, insbesondere in einem Bereich zwi schen 0,1 und 50 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 40 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 30 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 20 h, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 h, durchgeführt werden. Die vorstehend, wie erwähnt, beispielhaft genannten Zeitdauern beziehen sich insbesondere auf die Druck- bzw. Temperaturbeaufschlagung der Kunststoffmaterialpartikel innerhalb eines Druck- bzw. Prozessraums einer entsprechenden Beladungseinrichtung während der Ausführung des zwei ten Schritts des Verfahrens. Sämtliche hier nicht explizit aufgezählten Zwischenwerte sind ebenso denkbar. The loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, for a period of time in a range between 0.1 and 1000 h, in particular in a range between 0.1 and 950 h, further in particular in a Range between 0.1 and 900 h, further in particular in a range between 0.1 and 850 h, further in particular in a range between 0.1 and 800 h, further in particular in a range between 0.1 and 750 h, further in particular in a range between 0.1 and 700 h, further in particular in a range between 0.1 and 650 h, further in particular in a range between 0.1 and 600 h, further in particular in a range between 0.1 and 550 h in particular in a range between 0.1 and 500 h, further in particular in a range between 0.1 and 450 h, further in particular in a range between 0.1 and 400 h, further in particular in a range between 0.1 and 350 h , further in particular Others in a range between 0.1 and 300 h, more particularly in a range between 0.1 and 250 h, more particularly in a range between 0.1 and 200 h, more particularly in a range between 0.1 and 150 h , further in particular in a range between 0.1 and 100 h, in particular in a range between 0.1 and 90 h, in particular in a range between 0.1 and 80 h, in particular in a range between 0.1 and 70 h, in particular in a range between 0.1 and 60 h, in particular in a range between 0.1 and 50 h, in particular in a range between 0.1 and 40 h, in particular in a range between 0.1 and 30 h, in particular be carried out in a range between 0.1 and 20 h, in particular in a range between 0.1 and 10 h. The time durations mentioned above, as mentioned, relate in particular to the pressure or temperature loading of the plastic material particles within a pressure or process space of a corresponding loading device during the execution of the second step of the method. All intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Konkrete Parameter für die Durchführung des dritten Schritts des Verfahrens werden nachfol gend beispielhaft genannt: Specific parameters for carrying out the third step of the process are given below by way of example:
Das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur, insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der mit Treibmittel beladenen Kunststoffpartikelmaterial und/oder des Treibmittels, kann z. B. bei Normaldruck, mithin einem Umgebungsdruck von ca. 1 bar, durchgeführt werden. Ein besonderes Druckniveau, wie z. B. ein Über- oder Unterdruck niveau, ist zum Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterial- partikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel sonach möglich, aber nicht zwingend erforderlich, was den Expansionsvorgang grundsätzlich vereinfacht. The expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent to produce the cellular plastic particles under the influence of temperature, in particular depending on the chemical composition of the plastic particle material loaded with blowing agent and/or the blowing agent, can, for. B. at normal pressure, and therefore an ambient pressure of about 1 bar, can be carried out. A particular pressure level, e.g. B. a positive or negative pressure level, is to expand the loaded with blowing agent pre-expanded plastic material particles for the production of the cellular plastic particles are therefore possible, but not absolutely necessary, which fundamentally simplifies the expansion process.
Das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel zur Herstellung der zellulären Kunststoff partikel unter Einfluss von Temperatur kann z. B., insbesondere in Abhän gigkeit der chemischen Zusammensetzung des mit Treibmittel beladenen Kunststoffpartikelma terials und/oder des Treibmittels, bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 20 und 300°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 290°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 280°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 270°, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 260°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 250°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 240°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 230°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 220°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 210°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 200°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 190°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 180°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 170°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 160°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 150°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 140°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 130°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 120°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 110°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 100°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 90°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 80°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 70°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 60°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 50°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 40°C, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 20 und 30°C durchgeführt werden Sämtliche hier nicht explizit aufgezählten Zwischenwerte sind ebenso denkbar. The expansion of the loaded with blowing agent plastic material particles to produce the cellular plastic particles under the influence of temperature can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the laden with propellant plastic particle material and / or the propellant, at a temperature in a range between 20 and 300 ° C, in particular in a range between 20 and 290 ° C, more particularly in a Range between 20 and 280°C, further in particular in a range between 20 and 270°, further in particular in a range between 20 and 260°C, further in particular in a range between 20 and 250°C, further in particular in a range between 20 and 240°C, further in particular in a range between 20 and 230°C, further in particular in a range between 20 and 220°C, further in particular in a range between 20 and 210°C, further in particular in a range between 20 and 200 °C, further in particular in a range between 20 and 190°C, further in particular in a range between 20 and 180°C, further in particular in a range between 20 and 170°C, further in particular ere in a range between 20 and 160°C, more particularly in a range between 20 and 150°C, more especially in a range between 20 and 140°C, more especially in a range between 20 and 130°C, more especially in a range between 20 and 120°C, further in particular in a range between 20 and 110°C, further in particular in a range between 20 and 100°C, further in particular in a range between 20 and 90°C, further in particular in a range between 20 and 80°C, further in particular in a range between 20 and 70°C, further in particular in a range between 20 and 60°C, further in particular in a range between 20 and 50°C, further in particular in a range between 20 and 40° C., more particularly in a range between 20 and 30° C. All intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Die vorstehend genannten Temperaturen können sich insbesondere auf eine Eintrittstemperatur bei Eintritt der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel in eine ent sprechende Expansionseinrichtung und/oder auf eine Austrittstemperatur bei Austritt der zellu lären Kunststoff partikel aus einer entsprechenden Expansionseinrichtung beziehen. Entspre chende Eintritts- und Austrittstemperaturen können gleich, ähnlich oder verschieden sein. So fern eine entsprechende Expansionseinrichtung eine Fördereinrichtung aufweist, welche einge richtet ist, die mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel entlang entsprechender Temperiereinrichtungen zu befördern, können sich die vorgenannten Temperaturen auf eine Temperatur bei Eintritt des mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffpartikelmateri als in eine entsprechende Expansions- bzw. Temperiereinrichtung (Eintrittstemperatur), mithin auf einen Anfangsbereich einer entsprechenden Fördereinrichtung, und/oder auf eine Austritts temperatur bei Austritt der Kunststoffpartikel aus einer entsprechenden Expansions- bzw. Tem periereinrichtung (Austrittstemperatur), mithin auf einen Endbereich einer entsprechenden För- dereinrichtung, beziehen. Typischerweise ist die Eintrittstemperatur geringer als die Austritts temperatur. The temperatures mentioned above can relate in particular to an inlet temperature when the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant enter a corresponding expansion device and/or to an outlet temperature when the cellular plastic particles exit a corresponding expansion device. Corresponding inlet and outlet temperatures can be the same, similar or different. If a corresponding expansion device has a conveyor device which is designed to convey the plastic material particles loaded with propellant along corresponding temperature control devices, the aforementioned temperatures can be reduced to a temperature when the pre-expanded plastic particle material loaded with propellant enters a corresponding expansion or temperature control device (Inlet temperature), consequently to an initial area of a corresponding conveying device, and/or to an exit temperature when the plastic particles exit from a corresponding expansion or tempering device (exit temperature), consequently to an end area of a corresponding conveying the facility. Typically, the inlet temperature is lower than the outlet temperature.
Das Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur erfolgt durch Bestrahlen der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffpartikelmaterial mit energiereicher Wärmestrahlung, d. h. insbesondere Infrarot strahlung. Insbesondere kommt Infrarot-Strahlung mit Wellenlängen in einem Bereich zwischen 1 und 15 pm, insbesondere zwischen 1,4 und 8 pm, weiter insbesondere zwischen 1,4 und 3 pm, in Betracht. Die Wellenlängen der Infrarot-Strahlung sind typischerweise materialabhängig gewählt. Die Temperierung, d. h. insbesondere das Beheizen, der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel kann dabei, insbesondere materialabhängig, durch eine Auswahl und/oder Einstellung der Eigenschaften der verwendeten energiereichen Strah lung, d. h. insbesondere deren Wellenlänge, sehr gezielt erfolgen, ohne bei einem mit einem Erwärmen der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel einherge henden Erweichen derselben ein für den Expansionsvorgang der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel unerwünschtes Auf- bzw. Durchschmelzen, also zu geringe Stabilitä ten der erweichten Kunststoffmaterialpartikel, zu riskieren. Hierbei zeigte sich Infrarot-Strahlung in Untersuchungen als besonders geeignet, als diese eine gezielte und in Verbindung mit einer Fördereinrichtung sehr gut kontrollierbare Volumenerwärmung der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, einen kontrollierbaren Erweichungsvorgang und damit - dies ist für die Einstellung der Eigenschaften der herzustellenden zellulären Kunststoff partikel wesentlich - einen kontrollierbaren Expansionsvorgang ermöglicht. The expansion of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent under the influence of temperature takes place by irradiating the pre-expanded plastic particle material loaded with blowing agent with high-energy thermal radiation, d. H. especially infrared radiation. Infrared radiation with wavelengths in a range between 1 and 15 pm, in particular between 1.4 and 8 pm, more particularly between 1.4 and 3 pm, is particularly suitable. The wavelengths of the infrared radiation are typically selected depending on the material. The tempering, i. H. In particular, the heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent can be carried out, in particular depending on the material, by selecting and/or adjusting the properties of the high-energy radiation used, d. H. in particular their wavelength, can be carried out in a very targeted manner, without the softening associated with heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent leading to melting which is undesirable for the expansion process of the plastic material particles loaded with blowing agent, i.e. insufficient stability of the softened plastic material particles take risk. Infrared radiation has been shown in investigations to be particularly suitable, as it provides a targeted and, in conjunction with a conveyor, very well controllable volume heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant, a controllable softening process and thus - this is for setting the properties of the cellular plastic to be produced particles - enables a controllable expansion process.
Insbesondere kann das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur durch Bestrahlen der mit einem Treibmittel beladenen vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikel mit energiereicher Wärmestrahlung, insbesondere Infrarot strahlung, erfolgen, wobei die mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel auf wenigs tens einer durch eine Fördereinrichtung definierten Förderstrecke, insbesondere kontinuierlich, entlang wenigstens einer entsprechende energiereiche Strahlung, d. h. insbesondere Infrarot strahlung, erzeugenden Strahlungserzeugungseinrichtung gefördert werden. Eine entspre chende Strahlungserzeugungseinrichtung kann insbesondere als ein Infrarot-Ofen, insbesonde re ein Infrarot- Durchlaufofen, ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Ein entsprechen der Infrarot-Ofen kann ein oder mehrere entlang einer entsprechenden Förderstrecke angeord nete oder ausgebildete Infrarot-Strahler umfassen. Entsprechende Infrarot-Strahler können bei spielsweise eine, gegebenenfalls variable, Abstrahlleistung in einem Bereich zwischen 1 und 500 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 450 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 400 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 350 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 250 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 200 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 150 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 100 kW, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 50 kW, aufweisen. Als untere Grenze kann anstelle von 1 kW auch 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 kW verwendet werden. Sämtliche hier nicht explizit aufgezähl ten Zwischenwerte sind ebenso denkbar. In particular, the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent can take place under the influence of temperature by irradiating the pre-expan ded plastic material particles loaded with a blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation, with the plastic material particles loaded with blowing agent on at least one conveying path defined by a conveying device, in particular are continuously conveyed along at least one corresponding high-energy radiation, ie in particular infrared radiation, generating radiation generating device. A corresponding radiation-generating device can be designed in particular as an infrared oven, in particular an infrared continuous oven, or can include one. A corresponding infrared oven can comprise one or more infrared emitters arranged or formed along a corresponding conveying path. Corresponding infrared emitters can, for example, have an optionally variable radiation power in a range between 1 and 500 kW, more particularly in a range between 1 and 450 kW, more particularly in a range between 1 and 400 kW, more particularly in a range between 1 and 350 kW, further in particular in a range between 1 and 250 kW, further in particular in a range between 1 and 200 kW, further in particular in a range between 1 and 150 kW, further in particular in a range between 1 and 100 kW in particular in a range between 1 and 50 kW. As a lower limit, instead of 1 kW 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 kW can also be used. Any intermediate values not explicitly listed here are also conceivable.
Die vorstehend genannten Leistungen können sich insbesondere auf Flächenleistung pro m2 beziehen. In Untersuchungen ergab sich dabei, dass insbesondere Flächenleistungen zwischen 5 und 100 kW/m2 gute Ergebnisse lieferten. Durch variable Strahler bzw. variable Strah- ler(flächen)leistungen können unterschiedliche Temperaturzonen erzeugt werden, wodurch ebenso ein Parameter zur Beeinflussung des Expansionsvorgangs gegeben ist. The performances mentioned above can relate in particular to area performance per m 2 . Studies have shown that, in particular, area outputs between 5 and 100 kW/m 2 deliver good results. Different temperature zones can be generated by variable emitters or variable emitter (area) outputs, which also provides a parameter for influencing the expansion process.
Verfahrensgemäß kann nach dem Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmateri alpartikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel unter Einfluss von (insbesondere im Vergleich zu dem vorher erfolgten Expansionsvorgang erniedrigter) Temperatur, wie weiter oben angedeutet, ein Abkühlen der hergestellten zellulären Kunststoffpartikel durchgeführt wer den. Durch das, zweckmäßig rasch, erfolgende Abkühlen kann ein „Einfrieren“ der nach dem Expansionsvorgang vorliegenden zellulären Struktur der zellulären Kunststoffpartikel erfolgen. Derart kann eine nach dem Expansionsvorgang gegebenenfalls unerwünschte weitere, integra le oder auch nur lokale Expansion der Kunststoffpartikel gezielt unterbunden werden, etwa um eine nach dem Expansionsvorgang gegebenenfalls gewünschte zelluläre Struktur der Kunst stoffpartikel beizubehalten. Das Abkühlen kann insbesondere von einer oberhalb einer Refe renztemperatur, insbesondere kann Raumtemperatur als Referenztemperatur verwendet wer den, liegenden Prozesstemperatur auf eine unterhalb der Prozess- bzw. Referenztemperatur liegende Abkühltemperatur, insbesondere Raumtemperatur, erfolgen. Mithin sind gesonderte Temperiereinrichtungen zum Abkühlen der Kunststoffpartikel nicht zwingend erforderlich, son dern es kann genügen, wenn die Kunststoffpartikel nach dem Expansionsvorgang auf Raum temperatur abgekühlt bzw. bei Raumtemperatur ausgelagert werden. According to the method, after the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent for the production of the cellular plastic particles under the influence of (in particular compared to the expansion process previously carried out) temperature, the produced cellular plastic particles can be cooled, as indicated above. The cellular structure of the cellular plastic particles that is present after the expansion process can be “frozen” by the cooling, which takes place expediently quickly. In this way, any further, integral or even local expansion of the plastic particles that may be undesirable after the expansion process can be specifically prevented, for example in order to maintain a cellular structure of the plastic particles that may be desired after the expansion process. The cooling can take place in particular from a process temperature lying above a reference temperature, in particular room temperature can be used as the reference temperature, to a cooling temperature lying below the process or reference temperature, in particular room temperature. Consequently, separate temperature control devices for cooling the plastic particles are not absolutely necessary, but it may be sufficient if the plastic particles are cooled to room temperature after the expansion process or stored at room temperature.
Verfahrensgemäß kann, wie ebenso weiter oben angedeutet, ein wenigstens einen, insbeson dere funktionalen, Zusatzstoff bzw. -material, beispielsweise einen Faserstoff bzw. -material und/oder einen Farbstoff bzw. -material und/oder einen Nukleierungsstoff bzw. -material und/oder einen Stoff bzw. ein Material, wie z. B. Zusätze zur Anpassung einer Schmelzeviskosi tät, wie z.B. Kettenver-Iängerer, oder zur Erhöhung des Absorptionskoeffizienten, wie Graphit, Ruß, etc., zur gezielten Beeinflussung bzw. Steuerung des Erweichungsverhaltens der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel, enthaltendes vorexpandiertes Kunststoffparti kelmaterial, bereitgestellt bzw. verwendet werden. Mithin können verfahrensgemäß auch com- poundierte und vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel mit Treibmittel beladen und expandiert werden, was zu zellulären Kunststoffpartikeln mit besonderen Eigenschaften führt. Insbesonde re sind durch eine gezielte Auswahl und Konzentration entsprechender Zusatzstoffe bzw. - materialien für bestimmte Applikationen oder Anwendungsgebiete maßgeschneiderte Kunst stoffpartikel herstellbar. Die Zusatzstoffe bzw. -materialien können im Rahmen der Herstellung der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel in diese eingebracht worden sein. Insbesondere durch Faserstoffe bzw. -materialien - hierbei kann es sich grundsätzlich um or ganische oder um anorganische Faserstoffe bzw. -materialien handeln, mithin sind beispielhaft z. B. Aramid, Glas-, Kohle- oder Naturfasern zu nennen - lassen sich, im Hinblick auf die weite re Verarbeitung, besondere Materialeigenschaften der verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel respektive eines aus den verfahrensgemäß herstell baren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikeln hergestellten Partikelschaumformteils realisieren. Entsprechende zelluläre Kunststoffpartikel respektive aus diesen hergestellte Parti kelschaumformteile können sich einerseits aufgrund ihrer zellularen Struktur durch eine beson dere Dichte und andererseits insbesondere durch, verarbeitungsbedingt, entstehende mechani sche Verbindungen benachbarter Zellen innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel und/oder zwischen jeweiligen benachbarten zellulären Kunststoffpartikeln durch besondere me chanische Eigenschaften auszeichnen. Bei der nachfolgenden Verarbeitung zu Partikelschaum formteilen können diese besonderen mechanischen Eigenschaften lokal oder integral genutzt bzw. noch modifiziert werden. Analoges gilt - grundsätzlich unabhängig von deren chemischer Zusammensetzung für nicht faserartige bzw. -förmige Zusatzstoffe bzw. -materialien, wie z. B. für kugelartige bzw. -förmige oder plättchenartige bzw. -förmige organische und/oder anorgani sche Zusatzstoffe bzw. -materialien. According to the method, as also indicated above, at least one, in particular functional, additive or material, for example a fibrous substance or material and/or a dye or material and/or a nucleating substance or material and/or or a substance or material such as B. Additives for adjusting a melt viscosity, such as chain lengtheners, or for increasing the absorption coefficient, such as graphite, carbon black, etc., for the targeted influencing or control of the softening behavior of the plastic material particles loaded with propellant, containing pre-expanded plastic parti kelmaterial, provided or . be used. Consequently, according to the method, compounded and pre-expanded plastic material particles can also be loaded with blowing agent and expanded, which leads to cellular plastic particles with special properties. In particular, customized plastic particles can be produced for specific applications or fields of application through a targeted selection and concentration of appropriate additives or materials. The additives or additives can have been introduced into the pre-expanded plastic material particles during their production. In particular, by fibers or materials - this can basically be organic or inorganic fibers or materials. B. aramid, glass, carbon or natural fibers - can be, with regard to the further processing, special material properties of the process according to produce or manufactured cellular plastic particles or a from the process according to manufacturable or manufactured cellular plastic particles produced particle foam molded part realized . Corresponding cellular plastic particles or molded foam parts made from them can, on the one hand, be characterized by a special density due to their cellular structure and, on the other hand, in particular due to processing-related mechanical connections between adjacent cells within respective cellular plastic particles and/or between respective adjacent cellular plastic particles due to special mechanical characterize properties. During the subsequent processing into molded particle foam parts, these special mechanical properties can be used locally or integrally or modified. The same applies - basically regardless of their chemical composition for non-fibrous or -shaped additives or materials, such. B. for spherical or -shaped or platelet-like or -shaped organic and / or inorganic cal additives or materials.
Neben einer gezielten Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoffpartikel können sich durch entsprechende Zusatzstoffe bzw. -materialien z. B. auch die elektrischen Eigenschaften und/oder die thermischen Eigenschaften der Kunststoffpartikel gezielt beeinflus sen lassen. Mithin sind, etwa durch elektrisch und/oder thermisch leitfähige Zusatzstoffe bzw. - materialien, wie z. B. Metall- und/oder Rußpartikel, etc., Kunststoffpartikel mit besonderen elektrisch und/oder thermisch leitfähigen Eigenschaften herstellbar. In addition to influencing the mechanical properties of the plastic particles in a targeted manner, appropriate additives or materials, e.g. B. also the electrical properties and / or the thermal properties of the plastic particles can be influenced sen targeted. Consequently, for example by electrically and/or thermally conductive additives or materials, such as e.g. B. metal and / or soot particles, etc., plastic particles with special electrically and / or thermally conductive properties can be produced.
Die Konzentration entsprechender Zusatzstoffe bzw. -materialien kann grundsätzlich, wenn gleich typischerweise materialabhängig, frei gewählt werden. Mithin wird lediglich beispielhaft angegeben, dass vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel mit einem (oder mehreren) Zusatz stoffen) bzw. -material(ien) in einer (jeweiligen) Konzentration zwischen 0,01 Gew.-%, dies gilt insbesondere für chemisch aktive Zusätze, und 60 Gew.-%, dies gilt insbesondere für faserige Zusätze, bereitgestellt bzw. verwendet werden können. Wie angedeutet, ist die Konzentration typischerweise abhängig von den konkreten chemischen und/oder physikalischen Eigenschaf ten der Zusatzstoffe bzw. -materialien bzw. deren Kombination. The concentration of corresponding additives or materials can in principle be freely selected, although typically depending on the material. It is therefore only given as an example that pre-expanded plastic material particles with one (or more) additives) or material(s) in a (respective) concentration between 0.01% by weight, this applies in particular to chemically active additives, and 60 % by weight, this applies in particular to fibrous additives, can be provided or used. As indicated, the concentration is typically dependent on the specific chemical and/or physical properties of the additives or materials or their combination.
Es wurde erwähnt, dass verfahrensgemäß grundsätzlich jedwedes thermoplastische Kunst stoffmaterial als Ausgangsmaterial bereitgestellt bzw. verwendet werden kann. Lediglich bei spielhaft ist sonach zu verstehen, dass verfahrensgemäß vorexpandierte Kunststoffmaterialpar- tikel aus der Gruppe: Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blend, Polyamid, Polyamid-Blend, Polycarbonat, Polycarbonat-Blend, Polyethylen, Polyethylen-Blend, Polypropy len, Polypropylen-Blend, Polyphenylenether, Polyphenylenether-Blend, thermoplastischen Elastomer, Polyethylenterephthalat, Polyethylenterephthalat-Blend, Polybutylenterephthalat, Polybutylenterephthalat-Blend, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polystyrol-Blend, thermoplastischer Elastomer-Blend, bereitgestellt bzw. verwendet werden. Es können auch Blends bzw. Co- Polymere bzw. Mischungen unterschiedlicher thermoplastischer Kunststoffmaterialien verwen det werden; lediglich beispielhaft sei in diesem Zusammenhang modifiziertes PPE (mPPE) ge nannt. It was mentioned that basically any thermoplastic material can be provided or used as the starting material according to the method. Merely by way of example, it is to be understood that plastic material particles pre-expanded according to the method from the group: acrylonitrile butadiene styrene, acrylonitrile butadiene styrene blend, polyamide, polyamide blend, polycarbonate, polycarbonate blend, polyethylene, polyethylene blend, Polypropylene, polypropylene blend, polyphenylene ether, polyphenylene ether blend, thermoplastic elastomer, polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate blend, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate blend, polystyrene, polyvinyl chloride, polystyrene blend, thermoplastic Elastomer blend provided or used. Blends or copolymers or mixtures of different thermoplastic materials can also be used; Modified PPE (mPPE) is only mentioned as an example in this context.
Sofern Blends verwendet werden, welche wenigstens zwei sich in wenigstens einem chemi schen und/oder physikalischen Parameter und/oder die Molekülkonfiguration betreffenden Pa rameter unterscheidende Bestandteile enthalten, können diese grundsätzlich in jeden beliebi gen anteilsmäßigen Zusammensetzungen, wobei sich die jeweiligen Anteile prozentual zu 100 % addieren, vorliegen. Entsprechend kann ein erster Bestandteil einen beliebigen gewichtsmä ßigen Anteil zwischen 1 und 99 Gew.-% und ein zweiter Bestandteil einen beliebigen gewichts mäßigen Anteil zwischen 99 und 1 Gew.-% aufweisen, wobei sich die jeweiligen Anteile zu 100 Gew.-% addieren. Selbstverständlich sind auch Anteile unterhalb 1 Gew.-% und oberhalb 99 Gew.-% denkbar. If blends are used which contain at least two components that differ in at least one chemical and/or physical parameter and/or the parameter relating to the molecular configuration, these can basically be in any proportionate compositions, with the respective proportions being 100% add, present. Correspondingly, a first component can have any proportion by weight between 1 and 99% by weight and a second component can have any proportion by weight between 99 and 1% by weight, with the respective proportions adding up to 100% by weight. Of course, proportions below 1% by weight and above 99% by weight are also conceivable.
Sämtliche verwendeten Kunststoffmaterialien können, wie erwähnt, mit einem oder mehreren Zusätzen, wie z. B. Fasern, versehen sein. Sämtliche verwendeten Kunststoffmaterialien kön nen Rezyklate sein bzw. einen Anteil an Rezyklaten enthalten. All plastic materials used can, as mentioned, with one or more additives such. As fibers, be provided. All plastic materials used can be recyclates or contain a proportion of recyclates.
Es wurde erwähnt, dass die Eigenschaften der verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestell ten zellulären Kunststoffpartikel geringerer Dichte insbesondere durch die Prozessbedingungen während des Beladevorgangs und des Expansionsvorgangs beeinflussbar sind. It was mentioned that the properties of the cellular plastic particles of lower density that can be produced or produced according to the method can be influenced in particular by the process conditions during the loading process and the expansion process.
Verfahrensgemäß können sonach je nach den gewählten Prozessbedingungen z. B. zelluläre Kunststoffpartikel mit einer gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilten zellularen Struktur her gestellt werden. Die Eigenschaften, d. h. insbesondere die Verteilung der zellulären Struktur, innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel lässt sich sonach neben materialspezifischen Parametern (auch) durch Druck, Temperatur und Zeit während des Beladens bzw. Expandie- rens sowie durch die Förder- bzw. Verweilzeiten bzw. -bedingungen zwischen den einzelnen Verfahrensschritten beeinflussen. According to the method, depending on the selected process conditions, e.g. B. cellular plastic particles are made with a uniformly or unevenly distributed cellular structure forth. The properties, i. H. In particular, the distribution of the cellular structure within the respective cellular plastic particles can therefore be determined not only by material-specific parameters (also) by pressure, temperature and time during loading or expansion as well as by the conveying or dwell times or conditions between the individual process steps influence.
Sofern verfahrensgemäß zelluläre Kunststoffpartikel mit einer ungleichmäßig verteilten zellula ren Struktur hergestellt werden, können jeweilige zelluläre Kunststoffpartikel in einem Randbe reich eine andere Anzahl, Form und/oder Größe an Zellen als in einem Kernbereich aufweisen. Mithin sind gradierte zelluläre Kunststoffpartikel herstellbar, welche aufgrund der unterschiedli chen Verteilung an Zellanzahl, Zellform und/oder Zellgröße ein besonderes Eigenschaftsspekt rum aufweisen. Gradierte zelluläre Kunststoffpartikel können sonach, etwa nach Art von Core- Shell-Partikeln, in einem (äußeren) Randbereich andere zelluläre Eigenschaften aufweisen als in einem (inneren) Kernbereich. If cellular plastic particles with an unevenly distributed cellular structure are produced according to the method, each cellular plastic particle can have a different number, shape and/or size of cells in an edge area than in a core area. It is therefore possible to produce graded cellular plastic particles which, due to the different distribution of cell number, cell shape and/or cell size, have a special spectrum of properties. Graded cellular plastic particles can therefore have different cellular properties in an (outer) edge area than in an (inner) core area, for example in the manner of core-shell particles.
Entsprechend konfigurierte zelluläre Kunststoffpartikel können insbesondere über eine (zu) kur ze Beladung des kompakten Ausgangsmaterial mit Treibmittel erreicht werden, welches sich sodann nur randnah anlagert, sodass im Weiteren insbesondere randseitig eine Expansion er folgt. Umgekehrt kann eine (zu) lange Auslagerung zwischen Treibmittelbeladung und Expansi on zu zellulären Kunststoffpartikeln führen, bei welchen überwiegend der „Kern“ geschäumt ist. Correspondingly configured cellular plastic particles can be achieved in particular by (too) short loading of the compact starting material with propellant, which then only accumulates near the edge, so that further expansion occurs, especially at the edge. Conversely, an (excessively) long aging period between loading of propellant and expansion can lead to cellular plastic particles in which the “core” is predominantly foamed.
Im Allgemeinen gilt, dass verfahrensgemäß insbesondere zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Zellgröße in einem Bereich zwischen 0,5 und 250 pm hergestellt werden können. Die tatsächli che Zellgröße - selbstverständlich ist hier typischerweise ein Durchschnitt angesprochen - kann sonach verfahrensgemäß je nach den gewählten Prozessbedingungen über einen sehr weiten Bereich und somit maßgeschneidert eingestellt werden. Entsprechendes gilt für eine etwaige Verteilung der Zellgröße innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel. In general, it is true that, according to the method, in particular cellular plastic particles with a cell size in a range between 0.5 and 250 μm can be produced. The actual cell size - of course, an average is typically mentioned here - can therefore be set over a very wide range and thus tailor-made according to the method, depending on the selected process conditions. The same applies to any distribution of the cell size within the respective cellular plastic particles.
Im Allgemeinen gilt ferner, dass, insbesondere je nach Expansionsgrad und gegebenenfalls Füllstoffanteil, verfahrensgemäß zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Schüttdichte in einem Be reich zwischen 5 und 1500 g/l hergestellt werden können. Die tatsächliche Schüttdichte - selbstverständlich ist auch hier typischerweise ein Durchschnitt angesprochen - kann sonach je nach den gewählten Prozessbedingungen über einen sehr weiten Bereich und somit maßge schneidert eingestellt werden. In general, it also applies that, in particular depending on the degree of expansion and optionally the proportion of filler, cellular plastic particles with a bulk density in a range between 5 and 1500 g/l can be produced according to the method. The actual bulk density - of course, an average is typically mentioned here as well - can therefore be set over a very wide range depending on the selected process conditions and can therefore be tailored.
Nachfolgend werden rein beispielhaft im Rahmen des Verfahrens konkret verarbeitbare bzw. verarbeitete vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel sowie zugehörige Parameter zur Durch führung des zweiten und dritten Schritts des Verfahrens aufgeführt: In the following, purely as an example, pre-expanded plastic material particles that can be specifically processed or processed within the scope of the method as well as associated parameters for carrying out the second and third steps of the method are listed:
Im Rahmen eines ersten Beispiels wurde(n) in dem ersten Schritt des Verfahrens ein vorexpan diertes Polycarbonat-Kunststoffmaterial, mithin Kunststoffmaterialpartikel aus Polycarbonat, mit einer Schüttdichte von ca. 140 g/l bereitgestellt. Die vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel wurden ohne gesonderte Temperierung in dem zweiten Schritt des Verfahrens in einem Druck behälter bei einem Druck von ca. 40 bar für eine Zeitdauer von 10 h mit Luft als Treibmittel be laden. Die Druckanstiegsgeschwindigkeit lag bei ca. 10 bar pro Stunde. In dem dritten Schritt des Verfahrens erfolgte ein Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialparti kel durch, insbesondere kontinuierliches oder diskontinuierliches, Fördern der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel durch einen mehrere Infrarot-Strahler umfassenden Infrarot-Durchlaufofen, mithin durch Fördern der Kunststoffmaterialpartikel ent lang einer durch eine Mehrzahl an Temperierelementen in Form von Infrarot-Strahlern mit einer Strahlergesamtleistung von ca. 10 kW gebildeten Förder- bzw. Temperierstrecke einer Länge von ca. 5 m. Die Temperatur des Förderbands am Eingang der Förderstrecke lag bei ca. 80°C, die Temperatur des Förderbands am Ausgang der Förder- bzw. Temperierstrecke lag bei ca. 160°C. Die Fördergeschwindigkeit betrug ca. 700 mm/s. Die derart hergestellten zellulären Kunststoffpartikel wiesen eine Schüttdichte von ca. 115 g/l auf. As part of a first example, a pre-expanded polycarbonate plastic material, ie plastic material particles made of polycarbonate, with a bulk density of approx. 140 g/l was (were) provided in the first step of the method. In the second step of the process, the pre-expanded plastic material particles were loaded with air as the blowing agent in a pressure vessel at a pressure of approx. 40 bar for a period of 10 hours without separate temperature control. The pressure rise rate was about 10 bar per hour. In the third step of the process, the plastic material particles loaded with propellant were expanded by, in particular continuously or discontinuously, conveying the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant through an infrared continuous oven comprising a plurality of infrared emitters, thus by conveying the plastic material particles along one by one A conveyor or temperature control section with a length of approx. 5 m was formed by a number of temperature control elements in the form of infrared radiators with a total radiator output of approx. 10 kW. The temperature of the conveyor belt at the entrance to the conveyor section was approx. 80°C, the temperature of the conveyor belt at the exit of the conveyor or temperature control section was approx. 160°C. The conveying speed was approx. 700 mm/s. The cellular plastic particles produced in this way had a bulk density of approx. 115 g/l.
Im Rahmen eines zweiten Beispiels wurde(n) in dem ersten Schritt des Verfahrens ein vorex pandiertes expandierbares Polyamid-Kunststoffmaterial, mithin Kunststoffmaterialpartikel aus einem expandierbaren Polyamid, mit einer Schüttdichte von ca. 420 g/l bereitgestellt. Die vor- expandierten Kunststoffmaterialpartikel wurden ohne gesonderte Temperierung in dem zweiten Schritt des Verfahrens in einem Druckbehälter bei einem Druck von ca. 8 bar für eine Zeitdauer von 40 h mit Luft als Treibmittel beladen. Die Druckanstiegsgeschwindigkeit lag bei ca. 1 bar pro Stunde. In dem dritten Schritt des Verfahrens erfolgte ein Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel durch, insbesondere kontinuierliches oder diskontinuierli ches, Fördern der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel durch einen mehrere Infrarot-Strahler umfassenden Infrarot-Durchlaufofen, mithin durch Fördern der Kunststoffmaterialpartikel entlang einer durch eine Mehrzahl an Temperierelementen in Form von Infrarot-Strahlern mit einer Strahlergesamtleistung von ca. 10 kW gebildeten Förder- bzw. Temperierstrecke einer Länge von ca. 5 m. Die Temperatur des Förderbands am Eingang der Förderstrecke lag bei ca. 90°C, die Temperatur des Förderbands am Ausgang der Förder- bzw. Temperierstrecke lag bei ca. 220°C. Die Fördergeschwindigkeit betrug ca. 450 mm/s. Die derart hergestellten zellulären Kunststoffpartikel wiesen eine Schüttdichte von ca. 225 g/l auf. As part of a second example, a pre-expanded, expandable polyamide plastic material, ie plastic material particles made of an expandable polyamide, with a bulk density of approx. 420 g/l was/are provided in the first step of the method. the Expanded plastic material particles were loaded with air as blowing agent in a pressure vessel at a pressure of about 8 bar for a period of 40 h without separate temperature control in the second step of the process. The pressure rise rate was about 1 bar per hour. In the third step of the method, the plastic material particles loaded with blowing agent were expanded by, in particular continuously or discontinuously, conveying the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent through an infrared continuous oven comprising a plurality of infrared emitters, thus by conveying the plastic material particles along one through a plurality 10 kW conveying or temperature control section with a length of approx. 5 m. The temperature of the conveyor belt at the entrance to the conveyor section was approx. 90°C, the temperature of the conveyor belt at the exit of the conveyor or temperature control section was approx. 220°C. The conveying speed was approx. 450 mm/s. The cellular plastic particles produced in this way had a bulk density of approx. 225 g/l.
Im Rahmen eines dritten Beispiels wurde(n) in dem ersten Schritt des Verfahrens ein vorexpan diertes expandierbares Polypropylen-Kunststoffmaterial, mithin Kunststoffmaterialpartikel aus Polypropylen, mit einer Schüttdichte von ca. 75 g/l bereitgestellt. Die vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikel wurden ohne gesonderte Temperierung in dem zweiten Schritt des Verfah rens in einem Druckbehälter bei einem Druck von ca. 8 bar für eine Zeitdauer von 100 h mit Luft als Treibmittel beladen. Die Druckanstiegsgeschwindigkeit lag bei ca. 0,2 bar pro Stunde. In dem dritten Schritt des Verfahrens erfolgte ein Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel durch, insbesondere kontinuierliches oder diskontinuierliches, För dern der mit Treibmittel beladenden vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel durch einen mehrere Infrarot-Strahler umfassenden Infrarot-Durchlaufofen, mithin durch Fördern der Kunst stoffmaterialpartikel entlang einer durch eine Mehrzahl an Temperierelementen in Form von Infrarot-Strahlern mit einer Strahlergesamtleistung von ca. 20 kW gebildeten Förder- bzw. Tem perierstrecke einer Länge von ca. 5 m. Die Temperatur des Förderbands am Eingang der För derstrecke lag bei ca. 85°C, die Temperatur des Förderbands am Ausgang der Förder- bzw. Temperierstrecke lag bei ca. 160°C. Die Fördergeschwindigkeit betrug ca. 450 mm/s. Die derart hergestellten zellulären Kunststoffpartikel wiesen eine Schüttdichte von ca. 35 g/l auf. As part of a third example, a pre-expanded, expandable polypropylene plastic material, ie plastic material particles made of polypropylene, with a bulk density of approx. 75 g/l was/are provided in the first step of the method. The pre-expanded synthetic material particles were charged with air as the propellant for a period of 100 h without separate temperature control in the second step of the procedural procedure in a pressure vessel at a pressure of about 8 bar. The pressure rise rate was about 0.2 bar per hour. In the third step of the process, the plastic material particles loaded with blowing agent were expanded by, in particular continuous or discontinuous, conveying of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent through an infrared continuous oven comprising several infrared emitters, thus by conveying the plastic material particles along a line through a line A plurality of tempering elements in the form of infrared radiators with a total radiator power of about 20 kW formed a conveying or tempering section with a length of about 5 m The temperature of the conveyor belt at the exit of the conveyor or temperature control section was around 160°C. The conveying speed was approx. 450 mm/s. The cellular plastic particles produced in this way had a bulk density of about 35 g/l.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Partikelschaummaterial, welches durch zelluläre Kunststoffpartikel, welche gemäß dem Verfahren nach dem ersten Aspekt hergestellt wurden, gebildet ist oder solche enthält bzw. umfasst. A second aspect of the invention relates to a particle foam material which is formed by or contains or comprises cellular plastic particles which were produced using the method according to the first aspect.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betritt ein Verfahren zur Verarbeitung eines Kunststoffpartikel materials nach dem zweiten Aspekt zur Herstellung eines Partikelschaumformteils. A third aspect of the invention relates to a method for processing a plastic particle material according to the second aspect for the production of a particle foam molding.
Ein vierter Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von zellulären Kunststoffpartikeln, insbesondere gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt, umfassend: - eine erste Einrichtung, welche zum Beladen der vorexpandierten thermoplastischen mit einem Treibmittel unter Einfluss von Druck eingerichtet ist, wobei die Einrichtung insbesondere eine Beladungseinrichtung, z. B. in Form einer Druckbehältereinrichtung, umfasst; und A fourth aspect relates to a device for producing cellular plastic particles, in particular according to a method according to the first aspect, comprising: - A first device, which is set up for loading the pre-expanded thermoplastic with a blowing agent under the influence of pressure, the device in particular a loading device, z. B. in the form of a pressure vessel means comprises; and
- eine zweite Einrichtung, welche zum Expandieren des Treibmittels zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur eingerichtet ist, wobei die zweite Einrichtung insbesondere eine Expansionseinrichtung in Form einer Strahlungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung energiereicher Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, umfasst. - A second device, which is set up to expand the propellant for producing cellular plastic particles under the influence of temperature, the second device in particular comprising an expansion device in the form of a radiation generating device for generating high-energy radiation, in particular infrared radiation.
Die zweite Einrichtung kann sonach insbesondere als strahlungsbasierte Heizeinrichtung aus gebildet sein bzw. eine solche umfassen. The second device can therefore be designed in particular as a radiation-based heating device or can include such a device.
Die zweite Einrichtung kann eine Fördereinrichtung, insbesondere eine kombinierte Förder- und Temperiereinrichtung, umfassen. Eine entsprechende kombinierte Förder- und Temperierein richtung kann z. B. als Durchlaufofen, insbesondere als ein einen oder mehrere Infrarot-Strahler umfassender Infrarot-Durchlaufofen, ausgebildet sein bzw. wenigstens einen solchen umfas sen. The second device can include a conveying device, in particular a combined conveying and temperature control device. A corresponding combined funding and Temperierein direction z. B. as a continuous furnace, in particular as one or more infrared emitters comprehensive infrared continuous furnace, or at least one such comprehensive sen.
Der zweiten Einrichtung kann ferner eine Entspannungseinrichtung, wie z. B. einen Entspan nungsraum, in welchem die hergestellten zellulären Kunststoffpartikel unter definierten chemi schen und/oder physikalischen Bedingungen, d. h. insbesondere definierten Temperaturver hältnisses, für eine definierte Zeit ausgelagert (entspannt) werden, zugeordnet sein bzw. wer den. Eine entsprechende Entspannungseinrichtung kann z. B. als eine Dekompressionseinrich tung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. The second device can also be an expansion device, such as e.g. B. a relaxation room in which the cellular plastic particles produced rule under defined chemical and / or physical conditions, d. H. in particular a defined temperature ratio, be outsourced (relaxed) for a defined time, be assigned or who the. A corresponding relaxation device can, for. B. be designed as a decompression device or include such.
Es ist denkbar, dass die Vorrichtung ferner die bzw. eine Fördereinrichtung umfasst, vermittels welcher die hergestellten zellulären Kunststoffpartikel kontinuierlich oder diskontinuierlich durch einen entsprechenden Entspannungsraum gefördert werden. It is conceivable that the device also comprises the or a conveying device, by means of which the cellular plastic particles produced are conveyed continuously or discontinuously through a corresponding expansion space.
Die Vorrichtung kann ferner geeignete Handlingeinrichtungen zum Handling der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel zu deren Bereitstellung und/oder zur Entnahme der hergestellten zellulären Kunststoffpartikel umfasst. Entsprechende Handlingeinrichtungen können ebenso als Fördereinrichtungen ausgebildet sein bzw. solche umfassen. Insbesondere kommen zur Förde rung von Schüttgut geeignete Fördereinrichtungen, wie z. B. pneumatische Fördereinrichtun gen, welche zur Ausbildung einer Förderströmung eingerichtet sind, in Betracht. The device can also include suitable handling devices for handling the pre-expanded plastic material particles for their provision and/or for removing the cellular plastic particles produced. Corresponding handling devices can also be designed as conveyor devices or include such. In particular, suitable conveyors, such as e.g. B. pneumatic Fördereinrichtun gene, which are set up to form a conveying flow into consideration.
Die Vorrichtung kann grundsätzlich eine Fördereinrichtung umfasst, vermittels welcher die vor expandierten Kunststoffmaterialpartikel bzw. im Weiteren die zellulären Kunststoffpartikel konti nuierlich oder diskontinuierlich durch die einzelnen Einrichtungen der Vorrichtung gefördert werden können. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren nach dem ersten Aspekt gelten analog für das Partikelschaummaterial nach dem zweiten Aspekt, das Verfahren nach dem drit ten Aspekt und die Vorrichtung nach dem vierten Aspekt. In principle, the device can comprise a conveying device, by means of which the pre-expanded plastic material particles or subsequently the cellular plastic particles can be conveyed continuously or discontinuously through the individual devices of the device. All statements in connection with the method according to the first aspect apply analogously to the particle foam material according to the second aspect, the method according to the third aspect and the device according to the fourth aspect.
Die Erfindung ist im Weiteren anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. nochmals beispielhaft erläutert. Dabei zeigt: The invention is explained again below by way of example using exemplary embodiments with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungs beispiel; FIG. 1 shows a flow chart to illustrate a method according to an embodiment; FIG.
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß ei nem Ausführungsbeispiel; und 2 shows a schematic representation of a device for carrying out a method according to an exemplary embodiment; and
Fig. 3, 4 je eine Prinzipdarstellung eines verfahrensgemäß hergestellten zellulären Kunststoff- partikels gemäß einem Ausführungsbeispiel. 3, 4 each show a basic representation of a cellular plastic particle produced according to the method according to an exemplary embodiment.
Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel. FIG. 1 shows a flow chart to illustrate a method according to an exemplary embodiment.
Das Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel; das Verfahren dient sonach zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel. Bei den verfahrensgemäß herstellba ren bzw. hergestellten Kunststoffpartikeln mit im Vergleich zu dem Ausgangsmaterial geringerer Dichte handelt es sich sonach um Kunststoffpartikel, welche zumindest abschnittsweise, gege benenfalls vollständig, eine zelluläre Struktur aufweisen. Die Kunststoffpartikel können zudem, insbesondere aufgrund eines bestimmten Gehalts an Treibmittel - sei es ein Rest aus dem be schriebenen Verfahren oder ein nachträglich in einem separaten Prozessschritt eingebracht -, ein gewisses (weiteres) Expansionsvermögen aufweisen. Die verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel Dichte können sonach expandierbar und/oder (mechanisch) komprimierbar bzw. kompressibel sein. The process is a process for producing cellular plastic particles; the method is therefore used to produce cellular plastic particles. The plastic particles that can be produced or produced according to the method and have a lower density compared to the starting material are therefore plastic particles that have a cellular structure at least in sections, if necessary completely. In addition, the plastic particles can have a certain (further) expansion capacity, in particular due to a certain content of blowing agent—whether it is a residue from the described method or is introduced subsequently in a separate process step. The cellular plastic particles density that can be produced or produced according to the method can therefore be expandable and/or (mechanically) compressible or compressible.
Die verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel mit geringe rer Dichte lassen sich in einem oder mehreren eigenständigen Folgeprozessen zu einem Parti kelschaumformteil weiterverarbeiten. Die Weiterverarbeitung der Kunststoffpartikel zu einem Partikelschaumformteil kann unter Einsatz von Dampf bzw. Heißdampf (dampfbasiert) oder oh ne Einsatz von Dampf bzw. Heißdampf (nicht-dampfbasiert bzw. trocken) erfolgen. The cellular plastic particles with low density that can be produced or produced according to the method can be further processed in one or more independent subsequent processes to form a particle foam molding. The further processing of the plastic particles into a particle foam molded part can take place using steam or superheated steam (steam-based) or without the use of steam or superheated steam (non-steam-based or dry).
Die Schritte des Verfahrens zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel Dichte werden im Wei teren unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 näher erläutert. The steps of the process for the production of cellular plastic particles density are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen eines Kunststoffmaterials in Form von vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln. Die bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel können gegebenenfalls auch als „vorexpandierte Kunststoffpartikel“ bezeichnet werden. Die als Ausgangsmaterial zu erachtenden vorexpandierten Kunststoffmate- rialpartikel, bei welchen es sich typischerweise um thermoplastische Kunststoffmaterialpartikel handelt, werden sonach in dem ersten Schritt des Verfahrens bereitgestellt. Das bereitgestellte Ausgangsmaterial liegt somit partikulär, d. h. insbesondere schüttgutartig bzw. -förmig, vor. In dem ersten Schritt wird sonach im Allgemeinen wenigstens eine Maßnahme zum Bereitstellen eines partikulären, d. h. insbesondere schüttgutartigen bzw. -förmigen, (thermoplastischen) Kunststoffmaterials in Form entsprechender vorexpandierter Kunststoffmaterialpartikel durchge führt. Die Dichte der in dem ersten Schritt des Verfahrens bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel liegt je nach Materialzusammensetzung bzw. -modifikation aufgrund der zellulären Struktur typischerweise unterhalb 1 g/cm3, insbesondere in einem Bereich zwi schen 0,05 und 2,2 g/cm3, woraus sich die vorexpandierten Eigenschaften der bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel ergeben; die Matrix der bereitgestellten vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikel weist sonach eine poröse bzw. zelluläre Struktur auf. In a first step S1 of the method, a plastic material is provided in the form of pre-expanded plastic material particles. The provided pre-expanded plastic material particles can also be referred to as "pre-expanded plastic particles". be designated. The pre-expanded plastic material particles to be considered as starting material, which are typically thermoplastic plastic material particles, are thus provided in the first step of the process. The starting material provided is therefore in the form of particles, ie in particular in the form of bulk material. In the first step, therefore, at least one measure is generally carried out to provide a particulate, ie in particular bulk material-like or shaped, (thermoplastic) plastic material in the form of corresponding pre-expanded plastic material particles. The density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step of the method is typically below 1 g/cm 3 , depending on the material composition or modification due to the cellular structure, in particular in a range between 0.05 and 2.2 g/cm 3 , from which the pre-expanded properties of the provided pre-expanded plastic material particles result; the matrix of the pre-expanded plastic material particles provided therefore has a porous or cellular structure.
Die Matrix der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel kann trotz ihrer zellulären Struktur gegebenenfalls wenigstens ein(en) Zusatzstoff bzw. -material, wie z. B. längliche, kugelige oder plättchenförmige Füllstoffe, enthalten. Insbesondere für vorexpandierte Kunststoffmaterialparti kel mit Zusatzstoffen bzw. -materialien kann die Dichte konzentrationsabhängig gegebenenfalls auch oberhalb von 1 g/cm3 liegen. Entsprechende Zusatzstoffe bzw. -materialien können gege benenfalls selbst zellulär vorliegen bzw. wirken. Despite its cellular structure, the matrix of the pre-expanded plastic material particles can optionally contain at least one additive or material, such as e.g. B. elongate, spherical or platelet-shaped fillers included. In particular for pre-expanded plastic material particles with additives or materials, the density may also be above 1 g/cm 3 depending on the concentration. Appropriate additives or materials can, if appropriate, themselves be present or have a cellular effect.
Der erste Schritt S1 des Verfahrens kann, gegebenenfalls zumindest teilautomatisierbar oder teilautomatisiert, vermittels einer in Fig. 2 rein schematisch dargestellten Bereitstellungseinrich tung 2, welche zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Bereitstellen entsprechender vor expandierter Kunststoffmaterialpartikel eingerichtet ist, ausgeführt werden. Eine entsprechende Bereitstellungseinrichtung 2 kann z. B. eine Fördereinrichtung sein, vermittels welcher sich die zu entsprechenden zellulären Kunststoffpartikeln zu verarbeitenden vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikel zu einer bzw. in eine den zweiten Schritt des Verfahrens ausführende(n) Beladungseinrichtung 3 fördern lässt. Eine entsprechende Fördereinrichtung kann z. B. als Bandfördereinrichtung oder Strömungsfördereinrichtung ausgebildet sein oder eine solche um fassen. Die Förderung der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel zu einer bzw. in eine den zweiten Schritt des Verfahrens ausführende(n) Beladungseinrichtung 3 kann sonach ein Auf nehmen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel in eine Förderströmung beinhalten; die vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel können sonach vermittels einer Förderströmung zu einer bzw. in eine den zweiten Schritt des Verfahrens ausführende(n) Beladungseinrichtung 3 gefördert werden. The first step S1 of the method can be carried out, optionally at least partially or partially automated, by means of a supply device 2 shown purely schematically in FIG. 2, which is set up for the continuous or discontinuous supply of corresponding pre-expanded plastic material particles. A corresponding delivery device 2 can, for. B. be a conveyor, by means of which to be processed into corresponding cellular plastic particles pre-expanded plastic material particles to a or in a second step of the method executing (n) loading device 3 can be promoted. A corresponding conveyor can, for. B. be designed as a belt conveyor or flow conveyor or to summarize such. The conveying of the pre-expanded plastic material particles to or into a loading device 3 executing the second step of the method can therefore include receiving the pre-expanded plastic material particles in a conveying flow; the pre-expanded plastic material particles can then be conveyed by means of a conveying flow to or into a loading device 3 executing the second step of the method.
In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens erfolgt ein Beladen der vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel zumindest unter Einfluss von Druck. Die vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikel werden in dem zweiten Schritt sonach zumindest unter Ein fluss von Druck - gegebenenfalls kann materialabhängig neben einem bestimmten Druck auch eine bestimmte (erhöhte) Temperatur angewendet werden - mit einem Treibmittel beladen. In dem zweiten Schritt wird sonach im Allgemeinen wenigstens eine Maßnahme zum Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel zumindest unter Einfluss von Druck, mithin zumindest druckbeaufschlagt, durchgeführt. Phänomenologisch erfolgt in dem zweiten Schritt des Verfahrens typischerweise eine Anreicherung des Treibmittels in den jewei ligen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln. Die Anreicherung des Treibmittels in den je weiligen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln kann, insbesondere abhängig von der chemischen Konfiguration der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, des Treibmittels so wie der darin gegebenenfalls enthaltenen Zusatzstoffe bzw. -materialien sowie abhängig von den, wie erwähnt, typischerweise ebenso materialabhängig gewählten Druck- bzw. Tempera turbedingungen, beispielsweise aus bzw. durch Absorptions- und/oder Lösungsprozessen des Treibmittels in den jeweiligen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln resultieren. Aufgrund der zellulären Struktur der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel kann eine Anreicherung bzw. Ansammlung des Treibmittels auch innerhalb der durch die zelluläre Struktur gegebenen Zellräume erfolgen; mithin kann das durch die Zellräume definierte innere Volumen eines jewei ligen vorexpandierten Kunststoff material als Aufnahmeraum für die in dem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgende Aufnahme von Treibmittel genutzt werden. In a second step S2 of the method, the pre-expanded plastic material particles are loaded with a blowing agent at least under the influence of pressure. In the second step, the pre-expanded plastic material particles are then loaded with a propellant, at least under the influence of pressure—if necessary, depending on the material, in addition to a specific pressure, a specific (elevated) temperature can also be used. In In the second step, at least one measure for loading the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent is carried out at least under the influence of pressure, and therefore at least under pressure. Phenomenologically, in the second step of the process, the blowing agent typically accumulates in the respective pre-expanded plastic material particles. The enrichment of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles can, in particular depending on the chemical configuration of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent and the additives or materials possibly contained therein, as well as depending on the pressure or Temperature conditions, for example resulting from or due to absorption and/or solution processes of the blowing agent in the respective pre-expanded plastic material particles. Because of the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles, the blowing agent can also accumulate within the cell spaces defined by the cellular structure; consequently, the inner volume defined by the cell spaces of a respective pre-expanded plastic material can be used as a receiving space for receiving blowing agent in the second step of the method.
Das Druckniveau und die Druckanstiegsgeschwindigkeit in dem zweiten Schritt des Verfahrens sind dabei, insbesondere materialabhängig, typischerweise so gewählt, dass die zelluläre Struk tur der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel nicht geschädigt wird; insbesondere sind Druckniveau und Druckanstiegsgeschwindigkeit in dem zweiten Schritt des Verfahrens so ge wählt, dass sich die zelluläre Struktur der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel druckbe dingt (wirksame Differenz zwischen äußerem Beladungs- und innerzellulärem Druck) nicht plas tisch verformt und sogar kollabiert. The pressure level and the rate of pressure rise in the second step of the method are typically selected, in particular depending on the material, in such a way that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles is not damaged; in particular, the pressure level and rate of pressure rise are selected in the second step of the method so that the cellular structure of the pre-expanded plastic material particles does not deform plastically and even collapses under pressure (effective difference between the external loading pressure and the internal cellular pressure).
Als Treibmittel können Gase, wie z. B. Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid und/oder Stickstoff enthaltendes Gemisch, wie z. B. Luft, verwendet werden. Im Allgemeinen können jedwede brennbare oder nicht-brennbare organische Gase, d. h. insbesondere Butan oder Pentan; oder Inertgase, wie z. B. Edelgase d. h. insbesondere Helium, Neon, Argon; oder Stickstoff, oder Gemische hiervon verwendet werden. Der Begriff „Treibmittel“ kann sonach auch ein Gemisch chemisch und/oder physikalisch verschiedener Treibmittel umfassen. Die Auswahl des Treibmit tels erfolgt typischerweise unter Berücksichtigung dessen Aufnahmefähigkeit in den vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikeln, mithin unter Berücksichtigung der chemischen und/oder physikalischen Konfiguration bzw. Zusammensetzung der vorexpandierten Kunststoffmaterial partikel. Sofern die vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel Zusatzstoffe bzw. -materialen enthalten, können die Eigenschaften, wie z. B. die chemische und/oder physikalische Konfigu ration der Zusatzstoffe bzw. -materialen bei der Auswahl des Treibmittels ebenso berücksichtigt werden. Gases such as B. carbon dioxide or a mixture containing carbon dioxide and / or nitrogen, such as. As air, can be used. In general, any combustible or non-combustible organic gas, i. H. especially butane or pentane; or inert gases such as B. Noble gases d. H. in particular helium, neon, argon; or nitrogen, or mixtures thereof. The term “blowing agent” can therefore also include a mixture of chemically and/or physically different blowing agents. The propellant is typically selected taking into account its absorption capacity in the pre-expanded plastic material particles, and therefore taking into account the chemical and/or physical configuration or composition of the pre-expanded plastic material particles. If the pre-expanded plastic material particles contain additives or materials, the properties such. B. the chemical and / or physical Konfig ration of the additives or materials are also taken into account when selecting the propellant.
Der zweite Schritt S2 des Verfahrens kann, gegebenenfalls zumindest teilautomatisierbar oder teilautomatisiert, kann vermittels einer in Fig. 2 rein schematisch dargestellten Beladungsein richtung 3, welche zum Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel zumindest unter Einfluss von Druck respektive zum Durchführen eines entsprechen den Beladungsvorgangs eingerichtet ist, ausgeführt werden. Eine entsprechende Beladungsein richtung 3 kann z. B. als Autoklaveinrichtung, d. h. im Allgemeinen als eine einen Druck- bzw. Prozessraum umfassende Druckbehältereinrichtung 3.1, ausgebildet sein bzw. eine solche um fassen. Eine entsprechende Beladungseinrichtung 3 kann ferner eine Temperiereinrichtung 3.2, welche zum Temperieren eines entsprechenden Druck- bzw. Prozessraums eingerichtet ist, aufweisen. Eine entsprechende Beladungseinrichtung kann in allen Fällen eine hardware- und/oder softwaremäßig implementierten Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 3.3 aufwei sen, welche zur Steuerung und/oder Regelung, d. h. im Allgemeinen zur Einstellung, bestimm ter dynamischer und/oder statischer Druck- und/oder Temperaturparameter innerhalb des Druck- bzw. Prozessraums eingerichtet ist. The second step S2 of the method can, if necessary, be at least partially automated or partially automated by means of a loading device 3 shown purely schematically in FIG Propellant is set up at least under the influence of pressure or to carry out a corresponding loading process. A corresponding loading device 3 can, for. B. as an autoclave device, ie generally as a pressure vessel device 3.1 comprising a pressure or process space, or include such a device. A corresponding loading device 3 can also have a temperature control device 3.2, which is set up to control the temperature of a corresponding pressure or process space. A corresponding loading device can in all cases have a control and/or regulation unit 3.3 implemented in terms of hardware and/or software, which is used for controlling and/or regulating, ie generally for setting, certain dynamic and/or static pressure and/or or temperature parameters is set up within the pressure or process space.
In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur, d. h. insbesondere erhöhter Temperatur. Die mit Treibmittel belade nen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel werden in dem dritten Schritt des Verfahrens sonach typischerweise <erhöhter> Temperatur, d. h. im Allgemeinen thermischer Energie, aus gesetzt, was zu einem Ausgasen und/oder Expandieren des in den vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikeln enthaltenen Treibmittels führt. Insbesondere bedingt das Ausgasen des Treibmittels in den Zellen und den Matrixbereichen der thermisch bedingt erweichenden bzw. erweichten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln ein erneutes bzw. weiteres Expandieren der Kunststoffmaterialpartikel, was nach Abkühlen bzw. „Einfrieren“ zur Ausbildung von Kunst stoffpartikeln mit einer, gegebenenfalls gegenüber dem Ausgangsmaterial, etwa im Hinblick auf Zellanzahl, Zellform und/oder Zellgröße veränderten, dauerhaften zellulären Struktur und somit zur Ausbildung der herzustellenden zellulären Kunststoffpartikel führt. In dem dritten Schritt des Verfahrens wird sonach im Allgemeinen wenigstens eine Maßnahme zum Ausgasen bzw. Ex pandieren des in den zumindest durch Einfluss von Temperatur und somit zumindest thermisch bedingt erweichenden bzw. erweichten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln enthaltenen Treibmittels zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel durchgeführt. Phänomenologisch erfol gen in dem dritten Schritt des Verfahrens, insbesondere aufgrund des Ausgasens bzw. der Desorption des Treibmittels aus den Zellen und den Matrixbereichen der erweichenden bzw. erweichten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln, ein, gegebenenfalls weiteres, Zell wachstum sowie gegebenenfalls eine erneute Zellbildung mit nachfolgendem Zellwachstum innerhalb der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, welches zu den herzustellenden zellu lären Kunststoffpartikeln führt. Die Zellbildung, sofern eine solche erfolgt, basiert dabei typi scherweise auf der erwähnten Desorption des Treibmittels an Nukleierungspunkten in den durch Temperatureinfluss erweichenden bzw. erweichten Kunststoffmaterialpartikeln, während das Zellwachstum typischerweise auf einer überdruckbedingten Expansion des Treibmittels in bereits gebildeten bzw. vorhandenen Zellen basiert. Wie ebenso erwähnt, wird die derart gebil dete zelluläre Struktur bzw. der damit realisierte weitere Expansionszustand durch die bzw. eine Temperaturabsenkung der sonach hergestellten zellulären Kunststoffpartikeln, also durch deren Abkühlung, z. B. an der Umgebung, dauerhaft „eingefroren“ bzw. fixiert. Grundsätzlich gilt sonach, dass nach Abschluss der in dem zweiten Schritt des Verfahrens er folgenden Druckbeaufschlagung, d. h. bei einem Druckabfall, insbesondere auf Normal- bzw. Standardbedingungen, Ausgas- bzw. Desorptionsprozesse innerhalb jeweiliger mit Treibmittel beladender und typischerweise thermisch bedingt erweichter vorexpandierter Kunststoffmateri alpartikel erfolgen. Die Ausgas- bzw. Desorptionsprozesse des Treibmittels stellen eine wesent liche Voraussetzung für die für die Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel erforderlichen Zell wachstumsprozesse und gegebenenfalls Zellbildungsprozesse innerhalb jeweiliger Kunststoff materialpartikel dar. Aus den nach dem zweiten Schritt des Verfahrens vorliegenden, mit Treibmittel beladenen und typischerweise thermisch bedingt erweichten vorexpandierten Kunst stoffmaterialpartikeln, werden in dem dritten Schritt des Verfahrens, insbesondere bedingt durch entsprechende Ausgas- bzw. Desorptionsprozesse, die verfahrensgemäß herzustellenden zel lulären Kunststoffpartikel gebildet. Wie im Weiteren erläutert wird, können durch Steuerung ent sprechender ausgas- bzw. desorptionsbedingt erfolgender Zellbildungs- und Zellwachstums prozesse gegebenenfalls zelluläre Strukturen mit lokal unterschiedlichen Zelleigenschaften und somit gradierte zelluläre Kunststoffpartikel realisiert werden. In a third step of the method, the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are expanded under the influence of temperature, ie in particular elevated temperature, to produce cellular plastic particles. In the third step of the method, the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent are then typically exposed to <elevated> temperature, ie generally thermal energy, which leads to outgassing and/or expansion of the blowing agent contained in the pre-expanded plastic material particles. In particular, the outgassing of the blowing agent in the cells and the matrix areas of the thermally softened or softened pre-expanded plastic material particles causes renewed or further expansion of the plastic material particles, which, after cooling or "freezing", leads to the formation of plastic particles with a, possibly compared to the starting material , For example with regard to cell number, cell shape and/or cell size, permanent cellular structure and thus leads to the formation of the cellular plastic particles to be produced. In the third step of the method, at least one measure for outgassing or expanding the blowing agent contained in the preexpanded plastic material particles softening or softened at least under the influence of temperature and thus at least thermally is generally carried out for the production of cellular plastic particles. Phenomenologically, in the third step of the method, in particular due to the outgassing or desorption of the propellant from the cells and the matrix areas of the softening or softened pre-expanded plastic material particles, cell growth, possibly further cell growth and possibly renewed cell formation with subsequent cell growth within, occur of the pre-expanded plastic material particles, which leads to the cellular plastic particles to be produced. The cell formation, if such occurs, is typically based on the aforementioned desorption of the propellant at nucleation points in the plastic material particles that are softening or softened by the influence of temperature, while cell growth is typically based on an overpressure-related expansion of the propellant in already formed or existing cells. As also mentioned, the cellular structure formed in this way or the further expansion state thus realized is reduced by or by a temperature reduction of the cellular plastic particles thus produced, i.e. by cooling them down, e.g. B. in the environment, permanently "frozen" or fixed. In principle, therefore, it applies that after completion of the pressurization that follows in the second step of the method, ie when the pressure drops, in particular to normal or standard conditions, outgassing or desorption processes take place within respective preexpanded plastic material particles loaded with propellant and typically thermally softened . The outgassing or desorption processes of the blowing agent are an essential prerequisite for the cell growth processes required for the production of cellular plastic particles and, if necessary, cell formation processes within the respective plastic material particles pre-expanded plastic material particles, the cellular plastic particles to be produced according to the method are formed in the third step of the method, in particular due to corresponding outgassing or desorption processes. As will be explained below, cellular structures with locally different cell properties and thus graded cellular plastic particles can be realized by controlling corresponding outgassing or desorption-related cell formation and cell growth processes.
Die Nukleierung in Verbindung mit einer gezielten Einstellung des Erweichungsverhaltens hat einen entscheidenden Einfluss auf die Desorption des Treibmittels. Insbesondere ist durch eine Vielzahl an einzelnen Nukleierungspunkten eine Vielzahl an neuen kleinen Zellen ausbildbar, was zu einer feinen Zellstruktur innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel führt. Eine ent sprechende feine Zellstruktur zeichnet sich insbesondere durch kleine Zellen und eine weitge hend homogene Verteilung dieser innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel aus. The nucleation in connection with a targeted adjustment of the softening behavior has a decisive influence on the desorption of the propellant. In particular, a large number of new small cells can be formed by a large number of individual nucleation points, which leads to a fine cell structure within the respective cellular plastic particles. A corresponding fine cell structure is characterized in particular by small cells and a largely homogeneous distribution of these within the respective cellular plastic particles.
Im Allgemeinen gilt, dass verfahrensgemäß insbesondere zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Zellgröße in einem Bereich zwischen 0,5 und 250 pm hergestellt werden können. Die tatsächli che Zellgröße - selbstverständlich ist hier typischerweise ein Durchschnitt angesprochen - kann sonach verfahrensgemäß je nach den gewählten Prozessbedingungen über einen sehr weiten Bereich und somit maßgeschneidert eingestellt werden. Entsprechendes gilt für eine etwaige Verteilung der Zellgrößen innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel. In general, it is true that, according to the method, in particular cellular plastic particles with a cell size in a range between 0.5 and 250 μm can be produced. The actual cell size - of course, an average is typically mentioned here - can therefore be set over a very wide range and thus tailor-made according to the method, depending on the selected process conditions. The same applies to any distribution of the cell sizes within the respective cellular plastic particles.
Insbesondere gilt, dass sich mit dem Verfahren zelluläre Kunststoffpartikel mit einer (mittleren) Zellgröße unterhalb 100 pm, insbesondere unterhalb 75 pm, weiter insbesondere unterhalb 50 pm, weiter insbesondere unterhalb 25 pm, ausbilden lassen. In particular, the process can be used to form cellular plastic particles with an (average) cell size below 100 μm, in particular below 75 μm, more particularly below 50 μm, more particularly below 25 μm.
Der dritte Schritt S3 des Verfahrens kann, gegebenenfalls zumindest teilautomatisierbar oder teilautomatisiert, vermittels einer Expansionseinrichtung 4, welche zum strahlungsbasierten Expandieren des Treibmittels zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel zumindest unter Ein fluss von Temperatur zum Durchführen eines entsprechenden strahlungsbasierten Expansions vorgangs eingerichtet ist, ausgeführt werden. Eine entsprechende Expansionseinrichtung 4 ist sonach typischerweise als strahlungsbasierte Heizeinrichtung, d. h. im Allgemeinen als eine einen zumindest strahlungsbasiert temperierbaren bzw. temperierten Temperier- bzw. Prozess- raum umfassende Temperiereinrichtung 4.1, ausgebildet sein bzw. eine solche umfassen. Eine entsprechende Temperiereinrichtung 4.1 kann ferner eine Fördereinrichtung 4.3, welche zum Fördern der zu expandierenden Kunststoffmaterialpartikel entlang einer Förderstrecke durch einen entsprechenden Temperier- bzw. Prozessraum eingerichtet ist, aufweisen. Eine entspre chende Expansionseinrichtung 4 kann in allen Fällen eine hardware- und/oder softwaremäßig implementierte Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 4.2 aufweisen, welche zur Steuerung und/oder Regelung, d. h. im Allgemeinen zur Einstellung, bestimmter dynamischer und/oder statischer Förder- und/oder Temperaturparameter innerhalb eines entsprechenden Temperier- bzw. Prozessraums eingerichtet ist. The third step S3 of the method can be carried out, optionally at least partially or partially automated, by means of an expansion device 4, which is set up for the radiation-based expansion of the blowing agent for the production of cellular plastic particles at least under the influence of temperature for carrying out a corresponding radiation-based expansion process. A corresponding expansion device 4 is therefore typically designed as a radiation-based heating device, ie in general as a temperature control or process room comprehensive temperature control device 4.1, be formed or include such. A corresponding temperature control device 4.1 can also have a conveyor device 4.3, which is set up for conveying the plastic material particles to be expanded along a conveyor path through a corresponding temperature control or process space. A corresponding expansion device 4 can in all cases have a control and/or regulation unit 4.2 implemented in terms of hardware and/or software, which is used for controlling and/or regulating, ie generally for setting, specific dynamic and/or static conveying and/or or temperature parameters are set up within a corresponding temperature control or process room.
Die Dichte der in dem dritten Schritt S3 des Verfahrens hergestellten zellulären Kunststoffparti kel liegt typischerweise deutlich unterhalb der Ausgangsdichte der in dem ersten Schritt S1 be reitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, woraus sich die zellulären Eigenschaf ten der verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten Kunststoffpartikel ergeben. Die Schüttdichte der in dem dritten Schritt S3 des Verfahrens hergestellten zellulären Kunststoffpar- tikel liegt entsprechend deutlichunterhalb der Schüttdichte der in dem ersten Schritt S1 des Ver fahrens bereitgestellten vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel. The density of the cellular plastic particles produced in the third step S3 of the method is typically well below the initial density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step S1, which results in the cellular properties of the plastic particles that can be produced or produced according to the method. The bulk density of the cellular plastic particles produced in the third step S3 of the method is correspondingly well below the bulk density of the pre-expanded plastic material particles provided in the first step S1 of the method.
Die in dem dritten Schritt S3 des Verfahrens hergestellten zellulären Kunststoffpartikel können, wie weiter oben erwähnt, (weiter) expandierbar sein; dies kann eine wesentliche Eigenschaft für die beschriebene, insbesondere dampfbasierte oder nicht-dampfbasierte, Weiterverarbeitung der zellulären Kunststoffpartikel zur Herstellung von Partikelschaumformteilen darstellen. As mentioned above, the cellular plastic particles produced in the third step S3 of the method can be (further) expandable; this can represent an essential property for the described, in particular steam-based or non-steam-based, further processing of the cellular plastic particles for the production of particle foam moldings.
Wie angedeutet, kann das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel unter Einfluss von Druck und Temperatur durchgeführt werden. Die sonach zum Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit Treibmittel sowie im Weiteren zur gezielten Einstellung bestimmter Eigenschaften der herzustellenden bzw. hergestellten zellulä ren Kunststoffpartikel, insbesondere materialabhängig, variierbaren Parameter sind sonach zu nächst die in dem zweiten Schritt S2 des Verfahrens herrschenden Druck- und Temperaturver hältnisse. Selbstverständlich ist auch die Zeit, d. h. insbesondere der Verlauf und die Dauer der Druck- und Temperaturverhältnisse in dem zweiten Schritt des Verfahrens, ein Parameter, wel cher einen Einfluss auf das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit Treibmit tel, d. h. insbesondere das Aufnehmen bzw. Anreichern des Treibmittels in den vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikeln, hat. As indicated, the loading of the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent can be carried out under the influence of pressure and temperature. The parameters that can be varied, in particular depending on the material, for loading the pre-expanded plastic material particles with blowing agent and for the targeted adjustment of certain properties of the cellular plastic particles to be produced or produced are therefore initially the pressure and temperature conditions prevailing in the second step S2 of the method. Of course, the time, i. H. in particular the course and the duration of the pressure and temperature conditions in the second step of the method, a parameter which has an influence on the loading of the pre-expanded plastic material particles with blowing agent, d. H. in particular the absorption or enrichment of the blowing agent in the pre-expanded plastic material particles.
Das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit dem bzw. einem Treibmittel kann z. B., insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel und/oder des Treibmittels, z. B. bei einem Druck in einem Bereich zwischen 1 und 200 bar, durchgeführt werden. Der Druck bezieht sich insbesondere auf den Druck innerhalb eines Druck- bzw. Prozessraums einer entsprechenden Beladungseinrichtung 3 während der Ausführung des zweiten Schritts S2 des Verfahrens. Das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit dem bzw. einem Treibmittel kann z. B., insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel und/oder des Treibmittels, z. B. bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 0 und 250°C durchgeführt werden. Die Temperaturen beziehen sich insbe sondere auf Temperaturen innerhalb eines Druck- bzw. Prozessraums einer entsprechenden Beladungseinrichtung während der Ausführung des zweiten Schritts S2 des Verfahrens. The loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, z. B. at a pressure in a range between 1 and 200 bar. The pressure refers in particular to the pressure within a pressure or process space of a corresponding loading device 3 during the execution of the second step S2 of the method. The loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, z. B. be carried out at a temperature in a range between 0 and 250 ° C. The temperatures relate in particular to temperatures within a pressure or process space of a corresponding loading device during the execution of the second step S2 of the method.
Das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit dem bzw. einem Treibmittel kann z. B., insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der vorexpandier ten Kunststoffmaterialpartikel und/oder des Treibmittels, für eine Zeitdauer z. B. in einem Be reich zwischen 0,1 und 1000 h durchgeführt werden. Die vorstehend, wie erwähnt, beispielhaft genannten Zeitdauern beziehen sich insbesondere auf die Druck- bzw. Temperaturbeaufschla gung der Kunststoffmaterialpartikel innerhalb eines Druck- bzw. Prozessraums einer entspre chenden Beladungseinrichtung 2 während der Ausführung des zweiten Schritts S2 des Verfah rens. The loading of the pre-expanded plastic material particles with the or a propellant can, for. B., in particular depending on the chemical composition of the preexpandier th plastic material particles and / or the propellant, for a period of time z. B. be carried out in a Be rich between 0.1 and 1000 h. The time durations mentioned above as examples relate in particular to the pressure or temperature loading of the plastic material particles within a pressure or process space of a corresponding loading device 2 during the execution of the second step S2 of the method.
Das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur, insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der mit Treibmittel beladenen Kunststoffpartikelmaterial und/oder des Treibmittels, kann z. B. bei Normaldruck, mithin einem Umgebungsdruck von ca. 1 bar, durchgeführt werden. Ein besonderes Druckniveau, wie z. B. ein Über- oder Unterdruck niveau, ist zum Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterial partikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel sonach möglich, aber nicht zwingend erforderlich, was den Expansionsvorgang grundsätzlich vereinfacht. The expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent to produce the cellular plastic particles under the influence of temperature, in particular depending on the chemical composition of the plastic particle material loaded with blowing agent and/or the blowing agent, can, for. B. at normal pressure, and therefore an ambient pressure of about 1 bar, can be carried out. A particular pressure level, e.g. B. a positive or negative pressure level, is therefore possible to expand the loaded with propellant pre-expanded plastic material particles for the production of cellular plastic particles, but not mandatory, which basically simplifies the expansion process.
Das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur kann z. B., insbesondere in Abhän gigkeit der chemischen Zusammensetzung des mit Treibmittel beladenen Kunststoffpartikelma terials und/oder des Treibmittels, bei einer Temperatur z. B. in einem Bereich zwischen 0 und 300°C, durchgeführt werden. Die vorstehend genannten Temperaturen können sich insbeson dere auf eine Eintrittstemperatur bei Eintritt der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel in eine entsprechende Expansionseinrichtung 4 und/oder auf eine Austrittstemperatur bei Austritt der zellulären Kunststoffpartikel aus einer entsprechenden Ex pansionseinrichtung 4 beziehen. Entsprechende Eintritts- und Austrittstemperaturen können gleich, ähnlich oder verschieden sein. Sofern eine entsprechende Expansionseinrichtung 4 eine Fördereinrichtung 4.31 aufweist, welche eingerichtet ist, die mit Treibmittel beladenen Kunst stoffmaterialpartikel entlang entsprechender Temperiereinrichtungen 4.1 zu befördern, können sich die vorgenannten Temperaturen auf eine Temperatur bei Eintritt des mit Treibmittel bela denen vorexpandierten Kunststoffpartikelmaterials in eine entsprechende Expansions- bzw. Temperiereinrichtung 4.1 (Eintrittstemperatur), mithin auf einen Anfangsbereich einer entspre chenden Fördereinrichtung 4.3, und/oder auf eine Austrittstemperatur bei Austritt der Kunst stoffpartikel aus einer entsprechenden Expansions- bzw. Temperiereinrichtung 4 (Austrittstem- peratur), mithin auf einen Endbereich einer entsprechenden Fördereinrichtung, beziehen. Typi scherweise ist die Eintrittstemperatur geringer als die Austrittstemperatur. The expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent for the production of the cellular plastic particles under the influence of temperature can, for. B., in particular in depen dence on the chemical composition of the laden with propellant Kunststoffinstrumentema material and / or the propellant, at a temperature z. B. in a range between 0 and 300 ° C can be carried out. The temperatures mentioned above can relate in particular to an inlet temperature when the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent enter a corresponding expansion device 4 and/or to an outlet temperature when the cellular plastic particles exit from a corresponding expansion device 4 . Corresponding inlet and outlet temperatures can be the same, similar or different. If a corresponding expansion device 4 has a conveyor device 4.31, which is set up to convey the plastic material particles loaded with propellant along corresponding temperature control devices 4.1, the aforementioned temperatures can increase to a temperature when the pre-expanded plastic particle material loaded with propellant enters a corresponding expansion or Temperature control device 4.1 (inlet temperature), consequently to an initial area of a corresponding conveyor device 4.3, and/or to an outlet temperature when the plastic particles exit from a corresponding expansion or temperature control device 4 (outlet temperature temperature), and therefore to an end area of a corresponding conveyor. Typically, the inlet temperature is lower than the outlet temperature.
Das Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur kann durch Bestrahlen der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffpartikelmaterial mit energiereicher Wärmestrahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, erfolgen. Die Temperierung, d. h. insbesondere das Beheizen, der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel kann, insbesondere materialabhängig, durch eine Auswahl und/oder Einstellung der Eigenschaften energiereicher Strahlung, d. h. insbesondere deren Wellenlänge, sonach gezielt erfolgen, ohne bei einem mit einem Erwärmen der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel einhergehenden Erweichen derselben ein für den Expansionsvorgang der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialparti kel unerwünschtes Auf- bzw. Durchschmelzen, also zu geringe Stabilitäten der erweichten Kunststoffmaterialpartikel, zu riskieren. Hierbei zeigte sich Infrarot-Strahlung in Untersuchungen als besonders geeignet, als diese eine gezielte und in Verbindung mit einer Fördereinrichtung sehr gut kontrollierbare Volumenerwärmung der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel, einen kontrollierbaren Erweichungsvorgang und damit - dies ist für die Einstellung der Eigenschaften der herzustellenden zellulären Kunststoffpartikel wesentlich - einen kontrollierbaren Expansionsvorgang ermöglicht. The expansion of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent under the influence of temperature can take place by irradiating the pre-expanded plastic particle material loaded with blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation. The tempering, i. H. in particular the heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant can, in particular depending on the material, by selecting and/or adjusting the properties of high-energy radiation, d. H. in particular their wavelength, so take place in a targeted manner, without risking melting through which is undesirable for the expansion process of the plastic material particles loaded with blowing agent, i.e. insufficient stability of the softened plastic material particles, when the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent soften . Infrared radiation has been shown to be particularly suitable in investigations, as this allows for a targeted and, in conjunction with a conveying device, very well controllable volume heating of the pre-expanded plastic material particles loaded with blowing agent, a controllable softening process and thus - this is for setting the properties of the cellular plastic particles to be produced essential - enables a controllable expansion process.
Insbesondere kann das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur durch Bestrahlen der mit einem Treibmittel beladenen vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikel mit energiereicher Wärmestrahlung, insbesondere Infrarot strahlung, erfolgen, wobei die mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel auf wenigs tens einer durch eine Fördereinrichtung 4.3 definierten Förderstrecke, insbesondere kontinuier lich, entlang wenigstens einer entsprechende energiereiche Strahlung, d. h. insbesondere Infra rot-Strahlung, erzeugenden Strahlungserzeugungseinrichtung 4.4 gefördert werden. Eine ent sprechende Strahlungserzeugungseinrichtung 4.4 kann insbesondere als ein Infrarot-Ofen, ins besondere ein Infrarot-Durchlaufofen, ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Ein ent sprechender Infrarot-Ofen kann ein oder mehrere entlang einer entsprechenden Förderstrecke angeordnete oder ausgebildete Infrarot-Strahler umfassen. Entsprechende Infrarot-Strahler können beispielsweise eine, gegebenenfalls variable, Abstrahlleistung in einem Bereich zwi schen 1 und 500 kW aufweisen. Die vorstehend genannten Leistungen können sich insbeson dere auf Flächenleistung pro m2 beziehen. Insbesondere können Flächenleistungen zwischen 5 und 100 kW/m2 verwendet werden. Durch variable Strahler bzw. variable Strah- ler(flächen)leistungen können unterschiedliche Temperaturzonen erzeugt werden, wodurch ebenso ein Parameter zur Beeinflussung des Expansionsvorgangs gegeben ist. In particular, the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent can take place under the influence of temperature by irradiating the pre-expanced plastic material particles loaded with a blowing agent with high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation, with the plastic material particles loaded with blowing agent on at least one conveying path defined by a conveying device 4.3. in particular continuously, along at least one corresponding high-energy radiation, ie in particular infrared radiation, generating radiation generating device 4.4. A corresponding radiation-generating device 4.4 can be designed in particular as an infrared oven, in particular an infrared continuous oven, or can include one. A corresponding infrared oven can comprise one or more infrared emitters arranged or formed along a corresponding conveying path. Corresponding infrared emitters can, for example, have an optionally variable radiation power in a range between 1 and 500 kW. The services mentioned above can relate in particular to area performance per m 2 . In particular, area outputs between 5 and 100 kW/m 2 can be used. Different temperature zones can be generated by variable emitters or variable emitter (area) outputs, which also provides a parameter for influencing the expansion process.
Verfahrensgemäß kann nach dem Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmateri alpartikel zur Herstellung der zellulären Kunststoffpartikel unter Einfluss von (insbesondere im Vergleich zu dem vorher erfolgten Expansionsvorgang erniedrigter) Temperatur, wie weiter oben angedeutet, ein Abkühlen der hergestellten zellulären Kunststoffpartikel durchgeführt wer- den. Durch das, zweckmäßig rasch, erfolgende Abkühlen kann ein „Einfrieren“ der nach dem Expansionsvorgang vorliegenden zellulären Struktur der zellulären Kunststoffpartikel erfolgen. Derart kann eine nach dem Expansionsvorgang gegebenenfalls unerwünschte weitere, integra le oder auch nur lokale Expansion der Kunststoffpartikel gezielt unterbunden werden, etwa um eine nach dem Expansionsvorgang gegebenenfalls gewünschte zelluläre Struktur der Kunst stoffpartikel beizubehalten. Das Abkühlen kann insbesondere von einer oberhalb einer Refe renztemperatur, insbesondere kann Raumtemperatur als Referenztemperatur verwendet wer den, liegenden Prozesstemperatur auf eine unterhalb der Prozess- bzw. Referenztemperatur liegende Abkühltemperatur, insbesondere Raumtemperatur, erfolgen. Mithin sind gesonderte Temperiereinrichtungen zum Abkühlen der Kunststoffpartikel nicht zwingend erforderlich, son dern es kann genügen, wenn die Kunststoffpartikel nach dem Expansionsvorgang auf Raum temperatur abgekühlt bzw. bei Raumtemperatur ausgelagert werden. According to the method, after the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent for the production of the cellular plastic particles under the influence of (in particular compared to the expansion process previously carried out) temperature, cooling of the cellular plastic particles produced can be carried out, as indicated above. the. The cellular structure of the cellular plastic particles that is present after the expansion process can be “frozen” by the cooling, which takes place expediently quickly. In this way, any further, integral or even local expansion of the plastic particles that may be undesirable after the expansion process can be specifically prevented, for example in order to maintain a cellular structure of the plastic particles that may be desired after the expansion process. The cooling can take place in particular from a process temperature lying above a reference temperature, in particular room temperature can be used as the reference temperature, to a cooling temperature lying below the process or reference temperature, in particular room temperature. Consequently, separate temperature control devices for cooling the plastic particles are not absolutely necessary, but it may be sufficient if the plastic particles are cooled to room temperature after the expansion process or stored at room temperature.
Verfahrensgemäß kann, wie ebenso weiter oben angedeutet, ein wenigstens einen, insbeson dere funktionalen, Zusatzstoff bzw. -material, beispielsweise einen Faserstoff bzw. -material und/oder einen Farbstoff bzw. -material und/oder einen Nukleierungsstoff bzw. -material und/oder einen Stoff bzw. ein Material zur gezielten Beeinflussung bzw. Steuerung des Erwei chungsverhaltens der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel, enthaltendes vorex pandiertes Kunststoffpartikelmaterial, bereitgestellt bzw. verwendet werden. Mithin können ver fahrensgemäß auch compoundierte vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel mit Treibmittel beladen und expandiert werden, was zu zellulären Kunststoffpartikeln mit besonderen Eigen schaften führt. Insbesondere sind durch eine gezielte Auswahl und Konzentration entsprechen der Zusatzstoffe bzw. -materialien für bestimmte Applikationen oder Anwendungsgebiete maß geschneiderte Kunststoffpartikel herstellbar. Die Zusatzstoffe bzw. -materialien können im Rahmen der Herstellung der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel in diese eingebracht worden sein. According to the method, as also indicated above, at least one, in particular functional, additive or material, for example a fibrous substance or material and/or a dye or material and/or a nucleating substance or material and/or or a substance or a material for specifically influencing or controlling the softening behavior of the plastic material particles loaded with propellant, containing pre-expanded plastic particle material, is provided or used. Thus, according to the method, compounded pre-expanded plastic material particles can also be loaded with propellant and expanded, which leads to cellular plastic particles with special properties. In particular, it is possible to produce tailor-made plastic particles for certain applications or fields of application by means of a targeted selection and concentration of the corresponding additives or materials. The additives or additives can have been introduced into the pre-expanded plastic material particles during their production.
Insbesondere durch Faserstoffe bzw. -materialien - hierbei kann es sich grundsätzlich um or ganische oder um anorganische Faserstoffe bzw. -materialien handeln, mithin sind beispielhaft z. B. Aramid, Glas-, Kohle- oder Naturfasern zu nennen - lassen sich, im Hinblick auf die weite re Verarbeitung, besondere Materialeigenschaften der verfahrensgemäß herstellbaren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikel respektive eines aus den verfahrensgemäß herstell baren bzw. hergestellten zellulären Kunststoffpartikeln hergestellten Partikelschaumformteils realisieren. Entsprechende zelluläre Kunststoffpartikel respektive aus diesen hergestellte Parti kelschaumformteile können sich einerseits aufgrund ihrer zellularen Struktur durch eine beson dere Dichte und andererseits insbesondere durch, verarbeitungsbedingt, entstehende mechani sche Verbindungen benachbarter Zellen innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel und/oder zwischen jeweiligen benachbarten zellulären Kunststoffpartikeln durch besondere me chanische Eigenschaften auszeichnen. Bei der nachfolgenden Verarbeitung zu Partikelschaum formteilen können diese besonderen mechanischen Eigenschaften lokal oder integral genutzt bzw. noch modifiziert werden. Analoges gilt - grundsätzlich unabhängig von deren chemischer Zusammensetzung für nicht faserartige bzw. -förmige Zusatzstoffe bzw. -materialien, wie z. B. für kugelartige bzw. -förmige oder plättchenartige bzw. -förmige organische und/oder anorgani sche Zusatzstoffe bzw. -material ien. In particular, by fibers or materials - this can basically be organic or inorganic fibers or materials. B. aramid, glass, carbon or natural fibers - can be, with regard to the further processing, special material properties of the process according to produce or manufactured cellular plastic particles or a from the process according to manufacturable or manufactured cellular plastic particles produced particle foam molded part realized . Corresponding cellular plastic particles or molded foam parts made from them can, on the one hand, be characterized by a special density due to their cellular structure and, on the other hand, in particular due to processing-related mechanical connections between adjacent cells within respective cellular plastic particles and/or between respective adjacent cellular plastic particles due to special mechanical characterize properties. During the subsequent processing into molded particle foam parts, these special mechanical properties can be used locally or integrally or modified. The same applies - basically regardless of their chemical composition for non-fibrous or -shaped additives or materials, such. B. for spherical or -shaped or platelet-like or -shaped organic and/or inorganic additives or materials.
Neben einer gezielten Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoffpartikel können sich durch entsprechende Zusatzstoffe bzw. -materialien z. B. auch die elektrischen Eigenschaften und/oder die thermischen Eigenschaften der Kunststoffpartikel gezielt beeinflus sen lassen. Mithin sind, etwa durch elektrisch und/oder thermisch leitfähige Zusatzstoffe bzw. - materialien, wie z. B. Metall- und/oder Rußpartikel, etc., Kunststoffpartikel mit besonderen elektrisch und/oder thermisch leitfähigen Eigenschaften herstellbar. In addition to influencing the mechanical properties of the plastic particles in a targeted manner, appropriate additives or materials, e.g. B. also the electrical properties and / or the thermal properties of the plastic particles can be influenced sen targeted. Consequently, for example by electrically and/or thermally conductive additives or materials, such as e.g. B. metal and / or soot particles, etc., plastic particles with special electrically and / or thermally conductive properties can be produced.
Die Konzentration entsprechender Zusatzstoffe bzw. -materialien kann grundsätzlich, wenn gleich typischerweise materialabhängig, frei gewählt werden. Mithin wird lediglich beispielhaft angegeben, dass vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel mit einem (oder mehreren) Zusatz stoffen) bzw. -material(ien) in einer (jeweiligen) Konzentration zwischen 0,01 Gew.-%, dies gilt insbesondere für chemisch aktive Zusätze, und 60 Gew.-%, dies gilt insbesondere für faserige Zusätze, bereitgestellt bzw. verwendet werden können. Wie angedeutet, ist die Konzentration typischerweise abhängig von den konkreten chemischen und/oder physikalischen Eigenschaf ten der Zusatzstoffe. The concentration of corresponding additives or materials can in principle be freely selected, although typically depending on the material. It is therefore only given as an example that pre-expanded plastic material particles with one (or more) additives) or material(s) in a (respective) concentration between 0.01% by weight, this applies in particular to chemically active additives, and 60 % by weight, this applies in particular to fibrous additives, can be provided or used. As indicated, the concentration is typically dependent on the specific chemical and/or physical properties of the additives.
Verfahrensgemäß kann grundsätzlich jedwedes thermoplastische Kunststoff material als Aus gangsmaterial bereitgestellt bzw. verwendet werden. Beispielsweise können verfahrensgemäß vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel aus der Gruppe: Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acrylnitril- Butadien-Styrol-Blend, Polyamid, Polyamid-Blend, Polycarbonat, Polycarbonat-Blend, Polyethy len, Polyethylen-Blend, Polypropylen, Polypropylen-Blend, Polyphenylenether, Polypheny- lenether-Blend, thermoplastischen Elastomer, Polyethylenterephthalat, Polyethylenterephthalat- Blend, Polybutylenterephthalat, Polybutylenterephthalat-Blend, Polystyrol, Polystyrol-Blend, Polyvinylchlorid, thermoplastischer Elastomer-Blend, bereitgestellt bzw. verwendet werden. Es können auch Blends bzw. Co-Polymere bzw. Mischungen unterschiedlicher thermoplastischer Kunststoffmaterialien verwendet werden. According to the method, basically any thermoplastic material can be provided or used as the starting material. For example, according to the method, pre-expanded plastic material particles from the group: acrylonitrile butadiene styrene, acrylonitrile butadiene styrene blend, polyamide, polyamide blend, polycarbonate, polycarbonate blend, polyethylene, polyethylene blend, polypropylene, polypropylene blend, polyphenylene ether, Polyphenylene ether blend, thermoplastic elastomer, polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate blend, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate blend, polystyrene, polystyrene blend, polyvinyl chloride, thermoplastic elastomer blend, provided or used. Blends or copolymers or mixtures of different thermoplastic materials can also be used.
Verfahrensgemäß können je nach den gewählten Prozessbedingungen z. B. zelluläre Kunst stoffpartikel mit einer gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilten zellularen Struktur hergestellt werden. Die Eigenschaften, d. h. insbesondere die Verteilung der zellulären Struktur, innerhalb jeweiliger zellulärer Kunststoffpartikel lässt sich sonach neben materialspezifischen Parametern (auch) durch Druck, Temperatur und Zeit während des Beladens bzw. Expandierens sowie durch die Förderzeiten bzw. -bedingungen zwischen den einzelnen Verfahrensschritten S1 - S3 beeinflussen. According to the process, depending on the selected process conditions, e.g. B. cellular plastic particles can be produced with a uniformly or unevenly distributed cellular structure. The properties, i. H. In particular, the distribution of the cellular structure within the respective cellular plastic particles can therefore be influenced not only by material-specific parameters (also) by pressure, temperature and time during loading or expansion as well as by the conveying times or conditions between the individual process steps S1 - S3.
Sofern verfahrensgemäß zelluläre Kunststoffpartikel mit einer ungleichmäßig verteilten zellula ren Struktur hergestellt werden, können jeweilige zelluläre Kunststoffpartikel in einem Randbe reich eine andere Anzahl und/oder Form und/oder Größe an Zellen als in einem Kernbereich aufweisen. Mithin sind gradierte zelluläre Kunststoffpartikel herstellbar, welche aufgrund der unterschiedlichen Verteilung an Zellanzahl, Zellform und/oder Zellgröße ein besonderes Eigen schaftsspektrum aufweisen. Gradierte zelluläre Kunststoffpartikel können sonach, etwa nach Art von Core-Shell-Partikeln, in einem (äußeren) Randbereich andere zelluläre Eigenschaften auf weisen als in einem (inneren) Kernbereich. If cellular plastic particles with an unevenly distributed cellular structure are produced according to the method, each cellular plastic particle can have a different number and/or shape and/or size of cells in an edge area than in a core area. Consequently, graded cellular plastic particles can be produced, which due to the different distribution of cell number, cell shape and/or cell size have a special spectrum of properties. Graded cellular plastic particles can therefore have different cellular properties in an (outer) edge area than in an (inner) core area, for example in the manner of core-shell particles.
Im Allgemeinen gilt ferner, dass, insbesondere je nach Expansionsgrad und gegebenenfalls Füllstoffanteil, verfahrensgemäß zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Schüttdichte in einem Be reich zwischen 5 und 1500 g/l hergestellt werden können. Die tatsächliche Schüttdichte - selbstverständlich ist auch hier typischerweise ein Durchschnitt angesprochen - kann sonach je nach den gewählten Prozessbedingungen über einen sehr weiten Bereich und somit maßge schneidert eingestellt werden. In general, it also applies that, in particular depending on the degree of expansion and optionally the proportion of filler, cellular plastic particles with a bulk density in a range between 5 and 1500 g/l can be produced according to the method. The actual bulk density - of course, an average is typically mentioned here as well - can therefore be set over a very wide range depending on the selected process conditions and can therefore be tailored.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Durchführung des Verfah rens umfasst die erwähnte Bereitstellungseinrichtung 2, die allgemein als erste Einrichtung, welche zum Beladen der vorexpandierten thermoplastischen mit einem Treibmittel unter Ein fluss von Druck eingerichtet ist, bezeichenbare Beladungseinrichtung 3 und die allgemein als zweite Einrichtung, welche zum Expandieren des Treibmittels zur Herstellung zellulärer Kunst stoffpartikel unter Einfluss von Temperatur eingerichtet ist, bezeichenbare Expansionseinrich tung 4. The embodiment shown in Fig. 2 of a device 1 for carrying out the procedural procedure comprises the mentioned provision device 2, which is generally the first device, which is set up for loading the pre-expanded thermoplastic with a blowing agent under the influence of pressure, loading device 3 and the general as a second device, which is set up to expand the blowing agent for the production of cellular plastic material particles under the influence of temperature, expansion device 4.
Die Bereitstellungseinrichtung 2 kann durch eine geeignete Handlingeinrichtung zum Handling der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel zu deren Bereitstellung umfassen. In analoger Weise kann die Vorrichtung 1, wenngleich nicht gezeigt, eine der Expansionseinrichtung 4 nachgelagerte Handlingeinrichtung 5 zur Entnahme der hergestellten zellulären Kunststoffparti kel umfassen. Entsprechende Handlingeinrichtungen können, wie erwähnt, als Fördereinrich tungen ausgebildet sein bzw. solche umfassen. Insbesondere kommen zur Förderung von Schüttgut geeignete Fördereinrichtungen, wie z. B. pneumatische Fördereinrichtungen, welche zur Ausbildung einer Förderströmung eingerichtet sind, in Betracht. The provision device 2 can comprise a suitable handling device for handling the pre-expanded plastic material particles for their provision. In an analogous manner, the device 1, although not shown, can include a handling device 5 downstream of the expansion device 4 for removing the cellular plastic particles produced. Corresponding handling devices can, as mentioned, be designed as conveying devices or include such devices. In particular, for the promotion of bulk suitable conveyors such. B. pneumatic conveyors, which are set up to form a conveying flow, into consideration.
Die zweite Einrichtung kann, wie erwähnt, eine Fördereinrichtung, insbesondere eine kombinier te Förder- und Temperiereinrichtung, umfassen. Eine entsprechende kombinierte Förder- und Temperiereinrichtung kann z. B. als Durchlaufofen, insbesondere als ein einen oder mehrere Infrarot-Strahler umfassender Infrarot-Durchlaufofen, ausgebildet sein bzw. wenigstens einen solchen umfassen. As mentioned, the second device can comprise a conveying device, in particular a combined conveying and temperature control device. A corresponding combined conveyor and temperature control device can, for. B. as a continuous furnace, in particular as one or more infrared emitters comprehensive infrared continuous furnace, be formed or comprise at least one such.
Der zweiten Einrichtung kann ferner eine Entspannungseinrichtung (nicht gezeigt), wie z. B. ein Entspannungsraum, in welchem die hergestellten zellulären Kunststoffpartikel unter definierten chemischen und/oder physikalischen Bedingungen, d. h. insbesondere definierten Temperatur verhältnisses, für eine definierte Zeit ausgelagert werden, zugeordnet sein bzw. werden. Eine entsprechende Entspannungseinrichtung kann z. B. als eine Dekompressionseinrichtung aus gebildet sein oder eine solche umfassen. In allen Ausführungsbeispielen ist es denkbar, dass die Vorrichtung 1 eine Fördereinrichtung umfasst, vermittels welcher die vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel bzw. im Weiteren die zellulären Kunststoffpartikel kontinuierlich oder diskontinuierlich durch die einzelnen Einrichtun gen 2 - 4 gefördert werden. The second device may also include an expansion device (not shown), such as e.g. B. a relaxation room, in which the produced cellular plastic particles are stored under defined chemical and / or physical conditions, ie in particular defined temperature ratio, for a defined time, be or will be assigned. A corresponding relaxation device can, for. B. be formed as a decompression device or include such. In all of the exemplary embodiments, it is conceivable for the device 1 to comprise a conveying device, by means of which the pre-expanded plastic material particles or subsequently the cellular plastic particles are conveyed continuously or discontinuously through the individual devices 2 - 4 .
Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines verfahrensgemäß hergestellten zellulären Kunststoff- partikels gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer geschnittenen Ansicht. Konkret handelt es sich hierbei um einen Ausschnitt einer mikroskopischen Aufnahme einer Schaumperle aus vor expandiertem Polypropylen (EPP) mit einer Ausgangsschüttdichte von ca. 75 g/l verfahrensge mäß hergestellten zellulären Kunststoffpartikels mit einer verringerten Schüttdichte von ca. 17 g/l. 3 shows a basic illustration of a cellular plastic particle produced according to the method according to an exemplary embodiment in a sectional view. Specifically, this is a detail of a microscopic image of a foam bead made of pre-expanded polypropylene (EPP) with an initial bulk density of about 75 g/l cellular plastic particle produced according to the process with a reduced bulk density of about 17 g/l.
Fig. 4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines verfahrensgemäß hergestellten zellulären Kunststoff partikels gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Prinzipdarstellung zeigt einen zellulären Kunststoffpartikel mit lokal unterschiedlichen Zelleigenschaften und somit einen gradierten zel lulären Kunststoffpartikel. Konkret weist der zelluläre Kunststoffpartikel eine ungleichmäßig ver teilte zellulare Struktur auf, als der Kunststoffpartikel in einem Randbereich R eine andere, näm lich eine höhere Anzahl an Zellen als in einem Kernbereich K aufweist. Die gestrichelte innere Linie deutet an, dass die Übergänge zwischen dem Randbereich R und dem Kernbereich K stetig sein können. Der Randbereich R kann gegebenenfalls lokal unterschiedlich stark ausge prägt sein. FIG. 4 shows a basic representation of a cellular plastic particle produced according to the method according to an exemplary embodiment. The schematic diagram shows a cellular plastic particle with locally different cell properties and thus a graded cellular plastic particle. In concrete terms, the cellular plastic particle has an unevenly distributed cellular structure when the plastic particle has a different number of cells in an edge region R, namely a higher number than in a core region K. The dashed inner line indicates that the transitions between the edge area R and the core area K can be continuous. The edge region R can optionally be shaped to different degrees locally.

Claims

PATEN TAN SPRÜ C H E GODFATHER TAN SAYINGS
1. Verfahren zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel, gekennzeichnet durch die Schritte: 1. A method for producing cellular plastic particles, characterized by the steps:
- Bereitstellen eines Kunststoff materials in Form von vorexpandierten Kunststoffmaterial partikeln, - Providing a plastic material in the form of pre-expanded plastic material particles,
- Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel unter Ein fluss von Druck, - Loading the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent under the influence of pressure,
- Expandieren der mit Treibmittel beladenen vorexpandierten Kunststoffmaterial parti kel zur Herstellung zellulärer Kunststoffpartikel, insbesondere zellulärer Kunststoffpartikel mit ge ringerer Dichte, unter Einfluss von Temperatur, wobei das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur durch Bestrahlen der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterial parti kel mit energiereicher Wärmestrahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, erfolgt. - Expanding the pre-expanded plastic material particles loaded with propellant to produce cellular plastic particles, in particular cellular plastic particles with lower density, under the influence of temperature, the expansion of the plastic material particles loaded with propellant under the influence of temperature by irradiating the plastic material particles loaded with propellant high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation, takes place.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen der vorexpan dierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel zusätzlich unter Einfluss von Tem peratur durchgeführt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the loading of the pre-expan ded plastic material particles with a blowing agent is additionally carried out under the influence of temperature.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen der vor expandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel, insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der Kunststoffmaterialpartikel, bei einem Druck in ei nem Bereich zwischen 1 und 200 bar durchgeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the loading of the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent, in particular depending on the chemical composition of the plastic material particles, is carried out at a pressure in a range between 1 and 200 bar.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen der vor expandierten Kunststoffmaterial parti kel mit einem Treibmittel, insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der Kunststoffmaterialpartikel, bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 0 und 250°C durchgeführt wird. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the loading of the pre-expanded plastic material particles with a propellant, in particular depending on the chemical composition of the plastic material particles, is carried out at a temperature in a range between 0 and 250°C.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen der vorexpandierten Kunststoffmaterialpartikel mit einem Treibmittel, insbe sondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der Kunststoffmaterialpartikel, für eine Zeitdauer in einem Bereich zwischen 0,1 und 1000 h durchgeführt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the loading of the pre-expanded plastic material particles with a blowing agent, in particular special depending on the chemical composition of the plastic material particles, is carried out for a period in a range between 0.1 and 1000 hours.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur, insbesondere in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterial parti kel, bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 20 und 300 °C durchgeführt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent under the influence of temperature, in particular depending on the chemical composition of the plastic material particles loaded with blowing agent, at a temperature in a range between 20 and 300 ° C is performed.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel unter Einfluss von Temperatur durch Bestrahlen der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel mit energiereicher Wärmestrahlung, insbesondere Infratorstrahlung, erfolgt, wobei die mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel auf wenigstens einer Förderstrecke entlang wenigstens einer entsprechende energiereiche Strahlung erzeugenden Strahlungserzeu gungseinrichtung gefördert werden. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion of the loaded with blowing agent plastic material particles under the influence of temperature by irradiating the loaded with blowing agent plastic material particles high-energy thermal radiation, in particular infrared radiation, takes place, the plastic material particles loaded with propellant being conveyed on at least one conveying path along at least one corresponding high-energy radiation-generating radiation generating device.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Expandieren der mit Treibmittel beladenen Kunststoffmaterialpartikel zur Herstel lung der zellulären Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur ein Abkühlen der zellu lären Kunststoffpartikel von einer Prozesstemperatur auf eine unterhalb der Prozesstempe ratur liegende Abkühltemperatur durchgeführt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the expansion of the plastic material particles loaded with blowing agent for the production of the cellular plastic particles under the influence of temperature, the cellular plastic particles are cooled from a process temperature to a cooling temperature below the process temperature .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel bereitgestellt bzw. verwendet werden, welche ein wenigstens einen, insbesondere funktionalen, Zusatzstoff bzw. -material, insbesondere ei nem Faserstoff bzw. -material und/oder einem Farbstoff bzw. -material und/oder Nukleie rungsmittel und/oder Zusätze zur gezielten Beeinflussung des Erweichungsverhaltens, ent halten. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that pre-expanded plastic material particles are provided or used, which contain at least one, in particular functional, additive or material, in particular a fibrous material or material and/or a dye or material and/or nucleating agents and/or additives for the targeted influencing of the softening behavior.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterialpartikel mit wenigstens einem Zusatzstoff bzw. -material in einer Konzentration zwischen 0,01 Gew.-% und 60 Gew.-% bereitgestellt bzw. verwendet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that plastic material particles are provided or used with at least one additive or material in a concentration of between 0.01% by weight and 60% by weight.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorexpandierte Kunststoffmaterialpartikel aus der Gruppe: Acrylnitril-Butadien-Styrol, Acryl- nitril-Butadien-Styrol-Blend, Polyamid, Polyamid-Blend, Polycarbonat, Polycarbonat-Blend, Polyethylen, Polyethylen-Blend, Polypropylen, Polypropylen-Blend, Polyphenylenether, Po- lyphenylenether-Blend, thermoplastischen Elastomer, Polyethylenterephthalat, Polyethylen- terephthalat-Blend, Polybutylenterephthalat, Polybutylenterephthalat-Blend, Polystyrol, Po- lystyrol-Blend, Polyvinylchlorid, thermoplastischen Elastomer-Blend, bereitgestellt bzw. verwendet wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that pre-expanded plastic material particles from the group: acrylonitrile butadiene styrene, acrylonitrile butadiene styrene blend, polyamide, polyamide blend, polycarbonate, polycarbonate blend, polyethylene, polyethylene Blend, polypropylene, polypropylene blend, polyphenylene ether, polyphenylene ether blend, thermoplastic elastomer, polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate blend, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate blend, polystyrene, polystyrene blend, polyvinyl chloride, thermoplastic elastomer blend or is used.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zelluläre Kunststoffpartikel mit einer gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilten zellularen Struktur hergestellt werden. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that cellular plastic particles are produced with a uniformly or unevenly distributed cellular structure.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zelluläre Kunststoffpartikel mit einer ungleichmäßig verteilten zellularen Struktur innerhalb jeweiliger zellulärer Kunst stoffpartikel hergestellt werden, wobei jeweilige zelluläre Kunststoffpartikel in einem Rand bereich eine andere Anzahl und/oder Größe und/oder Form an bzw. der Zellen als in einem Kernbereich aufweisen. 13. The method according to claim 12, characterized in that cellular plastic particles are produced with an unevenly distributed cellular structure within respective cellular plastic particles, wherein respective cellular plastic particles have a different number and/or size and/or shape in an edge area Have cells than in a core area.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel ein brennbares oder nicht-brennbares organisches Gas, d. h. insbesondere Butan oder Pentan; oder ein Inertgas, wie z. B. Edelgase, d. h. insbesondere Helium, Neon, Argon; oder Stickstoff, Kohlendioxid, oder ein Gemisch, wie z. B. Luft, verwendet wird. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a combustible or non-combustible organic gas, d. H. especially butane or pentane; or an inert gas such as B. Noble gases, d. H. in particular helium, neon, argon; or nitrogen, carbon dioxide, or a mixture such as. B. air is used.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Zellgröße in einem Bereich zwischen 1 und 250 pm, insbesondere einer Zellgröße unterhalb 25 pm, hergestellt werden. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that cellular plastic particles are produced with a cell size in a range between 1 and 250 μm, in particular a cell size below 25 μm.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zelluläre Kunststoffpartikel mit einer Schüttdichte in einem Bereich zwischen 5 und 1500 g/l hergestellt werden. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that cellular plastic particles are produced with a bulk density in a range between 5 and 1500 g/l.
17. Kunststoffpartikelmaterial, welches durch zelluläre Kunststoffpartikel, welche gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt sind, gebildet ist oder solche umfasst. 17. Plastic particle material, which is formed by cellular plastic particles, which are produced according to a method according to any one of the preceding claims, or comprises such.
18. Verfahren zur Verarbeitung eines Kunststoffpartikelmaterials nach Anspruch 17 zur Herstel lung eines dreidimensionalen Objekts. 18. Method for processing a plastic particle material according to claim 17 for the production of a three-dimensional object.
19. Vorrichtung (1) zur Herstellung von zellulären Kunststoffpartikeln, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend: 19. Device (1) for the production of cellular plastic particles, in particular according to a method according to any one of claims 1 to 16, comprising:
- eine erste Einrichtung, welche zum Beladen von vorexpandierten Kunststoffmaterialparti keln mit einem Treibmittel unter Einfluss von Druck eingerichtet ist, wobei die Einrichtung insbesondere eine Druckbehältereinrichtung umfasst; und - A first device which is set up for loading pre-expanded plastic material particles with a propellant under the influence of pressure, the device comprising in particular a pressure vessel device; and
- eine zweite Einrichtung, welche zum Expandieren des Treibmittels zur Herstellung zellulä rer Kunststoffpartikel unter Einfluss von Temperatur eingerichtet ist, wobei die zweite Ein richtung eine Strahlungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung energiereicher Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, umfasst. - A second device, which is set up to expand the blowing agent for the production of cellular plastic particles under the influence of temperature, the second device comprising a radiation generating device for generating high-energy radiation, in particular infrared radiation.
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