[发明专利]用于粉碎塑料及用于从该塑料生产粉状材料的方法和设备

说明书

一种方法和设备，用于粉碎热塑性聚合物、特别是热塑性弹性体，以及用于由此生产具有预先给定的粒度分布的粉状材料，其中，该方法至少包括以下步骤：在粉碎设备(磨机58)中将以块状形态存在的热塑性聚合物粉碎成起始粉末，然后至少筛分(筛46)一次该起始粉末，直到达到预先给定的粒度分布(48)。在粉碎步骤中，向粉碎设备中导入(管线60)分离剂，其降低起始粉末的粘性和集聚能力。

本发明涉及一种方法和设备，其用于粉碎热塑性聚合物以及由此生产具有预先给定的粒度分布的粉状材料。

人们致力于开发小于500、特别是小于100μm的粒径，例如30～100μm的颗粒。作为上限可以给定800μm。下限在数纳米的范围内，优选为1或10μm。与球形的偏差应尽可能得使得颗粒的最小剖面尺寸不小于20，优选不小于该颗粒的最大剖面尺寸的50％。

许多应用中需要这样的粉状材料，例如3D打印、粉末涂层等。单个颗粒越接近球形，粉末的流动性越好。对于市场上根据各种情况而需求的、为特定应用而预先给定的粒度分布而言，需要这样的粉末。为了生产特定的粉末，首先在粉碎步骤中，将以热塑性聚合物形式存在的块状的起始材料粉碎成起始粉末，然后在筛分工序中筛分该起始粉末，从而达到希望的粒度分布(也称为粉末分布或粒带)。然后将该最终粉末包装并运输。

由DE202016106243U1已知一种用于生产这样的粉状材料的设备。其将起始产品塑料的热熔体导入喷嘴装置中，熔体从其中而出并分散成细小微滴，其向下落下。其通过低温气体冷却，并在下方区域中被收集。然后进行筛分和包装。

此外已知，首先将起始产品塑料溶解在溶剂中，并且从中获得颗粒，例如将获得的溶液雾化或喷射，并且使获得的微滴保持分离，直到溶剂基本蒸发。该方法不需要使塑料达到更高的温度，因而在这一点上不用担心发生化学变化。但是溶剂会对塑料产生影响。

工业上使用用于研磨和生产粉末的设备和方法。WO2007/008480Al描述了一种用于在低温下研磨和生产粉末的方法，其导言部分在多页上对低温研磨的现有技术进行了详细描述。EP2957598Al公开了一种用于生产聚酰胺的方法，其通过低温研磨转化为粉末。然后进行筛分工序。

低温通常理解为低于零下150℃的温度。对于本申请而言，应包括低于-50℃的温度，还应包括通过干冰CO₂冷却。

粉碎步骤也可以不在低温下实施。当聚合物的玻璃化温度低于-20、特别是低于-30℃时，通常需要在低温下进行研磨，因为否则相应的聚合物无法被正常粉碎。

上述方法为将塑料起始材料粉碎成粉状塑料的例子。现有技术中还已知其他用于粉碎的方法。

粉碎通常不能直接获得市场所要求和希望的粉状最终产品。市场给定了希望的粉状材料的大小和分布，例如被特定的3D打印机所需要。为获得正确的粒度分布，将从粉碎步骤获得的粉状塑料(起始粉末)至少筛分一次。可以依次实施多个筛分工序。此处，粒度分布还取决于粉碎和筛分进行的方式。至少一个筛分工序与粉碎工序相适配并与之协调。其进一步与预先给定的粒度分布相适配。

所获得的粉状材料根据所选择的粉碎工序而具有单个颗粒或微粒的特征形状。典型的形状可能会或多或少得与最终所希望的球形有所偏差。微粒可能会是非圆形的，例如具有附属体(尾巴)、相对平坦(片状)、为杆状或类似的。这会影响到筛分工序和筛分结果。可以在粉碎步骤之后并在筛分步骤之前对微粒实施圆整。对此可以参考例如本申请人的DE102017100981。

现已表明，在实际实施该方法时，在筛分工序中会出现问题，其由粉碎步骤所导致(特别是在从热塑性弹性体获得起始粉末的情况下，例如通过研磨软TPU)，并显现出特别的粘性。设备的吞吐量通常会大幅降低。筛分设备容易堵塞。经济上合理的筛分工序往往无法进行。

鉴于这样的背景，本发明的目的在于，对用于粉碎热塑性聚合物以及由此生产粉末的现有方法和现有设备进行改进，从而简化和改进筛分工序。