DE102022204208A1

DE102022204208A1 - Wasserunterstütztes Vorschäumen von treibmittelbeladenen Polymergranulaten

Info

Publication number: DE102022204208A1
Application number: DE102022204208.5A
Authority: DE
Inventors: Christian TRAßL; Florian Hopf; Denis Holleyn; Mona Ganglauf
Original assignee: Evonik Operations GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelschaum-Formteils auf Basis von thermoplastischem Basismaterial mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 130 °C, sowie ein Verfahren zur Herstellung von treibmittelbeladenen Polymergranulaten, die zur Herstellung eines Partikelschaum-Formteils geeignet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von treibmittelbeladenen Polymergranulaten, die zur Herstellung eines Partikelschaum-Formteils geeignet sind.
Hintergrund der Erfindung
Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus expandierbaren Granulaten sind dem Fachmann bekannt. Typischerweise werden als solche Granulate treibmittelhaltige Partikel aus einem thermoplastischen Material erhitzt, zum Beispiel mit Wasserdampf, wodurch das Treibmittel verflüchtigt wird. Durch das Austreiben des Treibmittels werden dann die Partikel expandiert und bilden einen überwiegend geschlossenzelligen Schaumstoff. Diese Schaumstoffe werden dann häufig bei erhöhten Temperaturen durch die dann auftretende Partikelexpansion aneinandergedrückt, so dass die individuellen Partikel eine gewisse Haftung zueinander erlangen.
Damit eine homogene Schüttdichte der treibmittelhaltigen Granulate erreicht werden kann, ist eine ausreichende Durchmischung der Granulate während des Vorschäumens erforderlich. Diese Durchmischung führt in nachteiliger Weise zu einer elektrostatischen Aufladung der Granulate, woraus eine ungewünschte Agglomeration der Granulate resultiert. Dadurch wird aber wiederum die Schüttdichtehomogenität nachteilig beeinflusst. Daher werden im Stand der Technik typischerweise die Durchmischungsrate während des Vorschäumens und die Granulate genau aufeinander abgestimmt, was aber sehr zeitaufwändig ist und für jedes Granulat und jede eingesetzte Vorrichtung erneute Versuche erfordert. Auch gibt es keine allgemeinen Prozessparameter, die für die unterschiedlichen Granulate gelten würden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Überwindung bzw. zumindest die Minimierung der Nachteile der bekannten Verfahren des Stands der Technik.
Beim Vorschäumen von treibmittelbeladenen Polymergranulaten ist eine ausreichende Durchmischung notwendig, damit eine homogene Schüttdichte des Vorschäumgutes erreicht werden kann. Diese Durchmischung führt üblicherweise zu elektrostatischer Aufladung und damit zu Agglomeration der Polymerpartikel.
Deshalb besteht die Notwendigkeit ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Schaumpartikeln bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Partikelschaum-Formteils auf Basis von thermoplastischem Basismaterial mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 105 °C, vorzugsweise von wenigstens 130°C, gemessen mittels DSC gemäß DIN EN ISO 11357-2 (Veröffentlichung: 2014-07), umfassend die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge:

a) Bereitstellung von Basispartikeln umfassend wenigstens ein Treibmittel und wenigstens ein Nukleierungsmittel;
b) Zuführung der Partikel in eine Vorrichtung, geeignet zur Bewegung und Erhitzung der Basispartikel;
c) Zeitgleiches Vorschäumen und Funktionalisieren der Basispartikel, wobei das wenigstens eine Funktionalisierungsmittel Wasser ist, und die Funktionalisierung der Partikel mit einer Mischung enthaltend Wasser bei Temperaturen im Bereich von 0°C - 99°C unter Normaldruck erfolgt, so dass Funktionspartikel erhalten werden, die wenigstens partiell einen Wasserfilm an ihrer Oberfläche aufweisen;
d) gegebenenfalls Trocknen der Funktionspartikel;
e) gegebenenfalls Zwischenlagerung der Funktionspartikel;
f) Formschäumung der Funktionspartikel durch Erhitzen in einem formgebenden Behältnis, so dass ein funktionalisiertes Partikelschaum-Formteil gebildet wird, gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der folgenden Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Überraschend wurde gefunden, dass das Problem der Agglomeration der treibmittelbeladenen Polymergranulate während des Vorschäumens durch die Zugabe von geringen Mengen Wasser gelöst werden kann. Die vorzuschäumenden Granulate werden vor oder während des Vorschäumprozesses möglichst homogen mit Wasser benetzt.
Durch die gezielte Zudosierung von Wasser kann die elektrostatische Aufladung unterbunden werden, und auch die damit verbundene Agglomeration signifikant verringert werden.
Es wurde gefunden, dass Anhaftungen und Verunreinigung durch thermisch geschädigte Polymere auf der Trocknerwandung verhindert werden können.
Gleichzeitig wird eine Verbesserung der Schüttdichtehomogenität erreicht.
Um die durch Reibung entstehenden elektrostatischen Aufladungen von Polymerpartikeln während des Vorschäumvorgangs zu verhindern bzw. zu reduzieren werden die Partikel vor oder während des Vorschäumvorgangs mit Wasser benetzt. Idealerweise wird das Wasser fein zerstäubt und homogen auf die Partikel aufgesprüht. Dies kann während des Vorschäumvorgangs erfolgen, z. B. durch eine oder mehrere sich im Vorschäumofen befindliche Düsen. Notfalls ist es möglich, die treibmittelbeladenen Polymergranulate vor dem Einfüllen in den Vorschäumer, mit Wasser zu besprühen, falls keine geeigneten Düsen im Vorschäumofen vorhanden sind.
Vorteilhafterweise erweist sich die vorliegende Erfindung als besonders verfahrenseffizient, da gegebenenfalls auf zusätzliche Verfahrensschritte verzichtet werden kann. Dadurch ist das Verfahren auch kosteneffizient, da Arbeitsgänge und -zeit gespart werden. Das zusätzliche Equipment zur Durchführung dieses Verfahrens ist in Bezug auf die Kosten vernachlässigbar gegenüber den ansonsten vorhandenen Materialverlusten und Qualitätseinbußen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Agglomeration der Basispartikel während des Vorschäumens vermieden wird, so dass eine sehr homogene Verteilung der Schüttdichte der Basispartikel erreicht wird. Dies wiederrum erlaubt bei der Herstellung von Schaumstoffen den Erhalt sehr homogener Oberflächen der Schaumstoffe.
Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Verfahrensschritte a), b), c) und f). Diese werden in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Verfahren optional einen oder mehrere Verfahrensschritte. Der oder die optionalen Verfahrensschritte werden jeweils nach den Verfahrensschritten d) und e) durchgeführt. Ausführungsformen und Präferenzen, die hierin und in den Ansprüchen beschrieben werden, können ohne Einschränkung miteinander kombiniert werden, solange dies nicht explizit ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist.
Insofern in den Ansprüchen oder der Beschreibung der Terminus „wenigstens eins“ verwendet wird, bedeutet dies die Auswahl aus „eins“ und „mehr als eins.“
Verfahrensschritt a)
In Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Basispartikel umfassend wenigstens ein Treibmittel, wenigstens ein Nukleierungsmittel und wenigstens ein thermoplastisches Basismaterial, vorzugsweise mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 105 °C, bevorzugt wenigstens 130°C, bereitgestellt. Solche Basispartikel werden im Stand der Technik mitunter auch als Granulate bezeichnet.
Das Basismaterial der Basispartikel ist thermoplastisch. Vorzugsweise wird das Basismaterial aus der Gruppe bestehend aus Polyimid, Polyketon und Polyacrylat, bevorzugt Polymethacrylimid (PMI), Polyetherethetketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Polymethyl(meth)acrylat (PM(M)A) oder Mischungen daraus ausgewählt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Basismaterial kein Polyolefin, insbesondere kein Polypropylen. Im Besonderen umfasst das Basismaterial auch kein Polyolefin, insbesondere kein Polypropylen. Die Polyolefine weisen eine Glasübergangstemperatur unter 50°C auf, und eignen sich somit nicht als Basismaterial für Strukturschäume für Hochtemperaturanwendungen.
Das Basismaterial weist vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von wenigstens 105°C, vorzugsweise von wenigstens 130°C, mehr vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von wenigstens 180 °C, auf. Die Glasübergangstemperatur des Basismaterials bezieht sich typischerweise auf die des reinen Basismaterials, nicht auf die des Basismaterials umfassend das Treibmittel. Die Glasübergangstemperaturen werden typischerweise gemäß DIN EN ISO 11357-2 (Veröffentlichung: 2014-07) mittels DSC mit einer Aufheizrate von 10 K/min bestimmt.
Die Basispartikel umfassen wenigstens ein Treibmittel. Typischerweise ist das wenigstens eine Treibmittel in dem Basismaterial enthalten. Beispielsweise ummantelt das Basismaterial das wenigstens eine Treibmittel. Das wenigstens eine Treibmittel dient dazu die Basispartikel unter bestimmten Bedingungen, wie beispielsweise bei erhöhten Temperaturen, die Basispartikel zu expandieren. Dieses Expandieren bezeichnet die Volumenvergrößerung der Basispartikel.
Das wenigstens eine Treibmittel wird aus der Gruppe bestehend aus flüchtigen organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt bei Normaldruck unterhalb der Glasübergangstemperatur des Basismaterials, anorganischen Treibmitteln, thermisch zersetzbaren Treibmitteln und Mischungen der vorgenannten ausgewählt. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Treibmittel eine flüchtige organische Verbindung mit einem Siedepunkt bei Normaldruck unterhalb der Glasübergangstemperatur des Basismaterials.
Vorzugsweise wird die flüchtige organische Verbindung mit einem Siedepunkt bei Normaldruck unterhalb der Glasübergangstemperatur des Basismaterials und bei Normaltemperatur (i.e. 25 °C, 1013 mbar) flüssig vorliegend, aus der Gruppe bestehend aus nicht-halogenierten Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Alkoholen, Harnstoff, halogenierten Kohlenwasserstoffen und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Bevorzugt wird das Keton aus Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, Cyclononanon, Diacetonalkohol und Mischungen der vorgenannten ausgewählt. Mehr bevorzugt wird das Keton aus Aceton, Methylethylketon und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Vorzugsweise umfasst der nicht-halogenierte Kohlenwasserstoff 4 bis 8 Kohlenstoffatome. Mehr bevorzugt wird der nicht-halogenierte Kohlenwasserstoff aus Pentan, Hexan und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Vorzugsweise wird der Alkohol aus Methanol, Ethanol, iso-Propanol, n-Propanol und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Vorzugsweise wird der Ester aus der Gruppe bestehend aus Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Vorzugsweise wird der halogenierte Kohlenwasserstoff aus der Gruppe bestehend aus Methylchlorid, Ethylchlorid, Dichlormethan, Dichlorethan, Dichlordifluormethan, Dichlortetrafluorethan, Trichlorfluormethan, Trichlortrifluorethan und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Besonders bevorzugt wird das wenigstens eine Treibmittel aus der Gruppe bestehend aus nicht-halogenierte Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Alkoholen und Mischungen der vorgenannten ausgewählt. Am meisten bevorzugt ist das wenigstens eine Treibmittel ein Keton.
Sofern das wenigstens eine Treibmittel ein anorganisches Treibmittel ist, wird es vorzugsweise aus Kohlendioxid, Argon und Mischungen der vorgenannten ausgewählt.
Sofern das wenigstens eine Treibmittel ein thermisch zersetzbares Treibmittel ist, wird es vorzugsweise aus Azodicarbonamid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid, 5-Phenyltetrazol und Mischungen der vorgenannten ausgewählt. Das thermisch zersetzbare Treibmittel weist eine Zersetzungstemperatur auf, ab derer es ein Gas freisetzt, so dass dann die Basispartikel expandieren können.
Die Basispartikel umfassen typischerweise (durchschnittlich) 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 17 Gew.-% Treibmittel, bezogen auf die gesamte Masse der Basispartikel.
Die durchschnittliche Masse der Basispartikel beträgt vorzugsweise 1 bis 15 mg, mehr vorzugsweise 2 bis 12 mg, insbesondere 3 bis 10 mg. Dabei liegt die Masse wenigstens 50%, vorzugsweise 75%, insbesondere 90%, der Basispartikel in dem oben genannten Bereich.
Die Basispartikel enthalten ein Nukleierungsmittel. Dieses Nukleierungsmittel wird vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Talkum, Graphit, Ruß, Siliziumdioxid, Titandioxid und Mischungen der vorgenannten ausgewählt. Das Nukleierungsmittel verbessert vorteilhafterweise die Zellmorphologie.
Die Basispartikel umfassen (durchschnittlich) 0,01 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew.-% Nukleierungsmittel, bezogen auf die gesamte Masse der Basispartikel.
Die erfindungsgemäßen Basispartikel sind kompakte kugel- oder zylinderförmige Materialien. Die im Stand der Technik, wie beispielsweise in der US 2018/0208733 , beschriebenen Hohlkugeln (Microsphären), aber auch Kern-Schale-Partikel sind als Basispartikel ungeeignet, da daraus keine Partikelschaumformteile herstellbar sind.
Die Basispartikel sind vorzugsweise kugelförmig oder zylinderförmig. Kugelförmig bedeutet, dass die Basispartikel keine Ecken oder Kanten aufweisen. Das Verhältnis von kürzestem zu längstem Durchmesser der kugelförmigen Basispartikel liegt bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,0, besonders bevorzugt im Bereich von 0,95 bis 0,99. Aufgrund der Kugelform können die bevorzugten kugelförmigen Basispartikel und die durch Vorschäumen erhältlichen Schaumpartikel durch pneumatische Förderanlagen leicht gefördert und in Schaumstoffformen eingeblasen werden.
Der Durchmesser der Basispartikel, vorzugsweise der bevorzugten kugelförmigen oder zylinderförmigen Basispartikel, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5 mm, mehr vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,8 und 2 mm.
Die Dimensionen der zylindrischen Basispartikel sind definiert durch ihren Durchmesser, für den dasselbe gilt wie für die kugelförmigen Basispartikel, und ihre Höhe. Vorzugsweise ist bei zylinderförmigen Basispartikeln das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser im Bereich von 0,9 zu 1,1, besonders bevorzugt weisen die zylindrischen Basispartikel einen Durchmesser gleich ihrer Höhe auf.
Bevorzugt weisen 90% der Basispartikel, besonders bevorzugt 99% der Basispartikel, bezogen auf die Gesamtanzahl der Basispartikel einen Durchmesser von weniger als 5 mm auf.
Die Basispartikel und ihre Herstellungsverfahren sind im Stand der Technik bekannt oder kommerziell erhältlich. Der Fachmann kann aus verschiedenen Methoden wählen. Beispielsweise können Basispartikel wie folgt erhalten werden: Nach dem Aufschmelzen eines Basismaterials in einem Extruder wird, falls gewünscht, das Nukleierungsmittel zugegeben und beim Abkühlen des Basismaterials das wenigstens eine Treibmittel. Mechanisch lassen sich dann die Basispartikel formen, z.B. mit einer Lochplatte, Zahnradpumpe o.ä. (vgl. WO 2019/025245 , Seite 3, Zeilen 19-38).
Verfahrensschritt b)
In Verfahrensschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Basispartikel einer Vorrichtung geeignet zur Bewegung und Erhitzung der Basispartikel zugeführt.
Geeignete Vorrichtungen im Sinne der Erfindung sind beispielsweise rotationsfähige, beheizbare Trommeln, Mischkessel oder auch ein bewegliches Band in Kombination mit einer Heizquelle, vorzugsweise einem Durchgangsofen. Das bewegliche Band ist beispielsweise ein Förderband, das die Basispartikel der Heizquelle zuführt. Vorteilhaft ist in diesem Kontext, wenn das Förderband ein Mittel zur Bewegung der Basispartikel relativ zueinander umfasst, zum Beispiel eine Rüttelvorrichtung, wodurch die Basispartikel auf dem Band hin und her bewegt werden.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung eine rotationsfähige, beheizbare Trommel oder ein Mischkessel. Insbesondere ist die Vorrichtung eine rotationsfähige, beheizbare Trommel. Solche Trommeln haben den geringsten mechanischen Einfluss auf die Basispartikel und die Schaumpartikel gepaart mit einer sehr effizienten Durchmischung der Basispartikel während des Verfahrensschritts c). Rotationsfähige, beheizbare Trommeln kennt der Fachmann auch als Rotationsverdampfer.
Die Vorrichtung ist geeignet zur Bewegung der Basispartikel. Dies bedeutet die gerichtete Bewegung der Basispartikel in eine Richtung (zum Beispiel auf einem Förderband durch einen Ofen) und/oder die Bewegung der Basispartikel relativ zueinander. Letzteres ist bevorzugt umfasst. Dadurch ist eine verbesserte Behandlung der Basispartikel mit Wasser möglich, wodurch die elektrostatische Aufladung vermindert wird.
Um die Basispartikel der Vorrichtung zuzuführen sind dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise kann er sie manuell (gießen, schütten, schaufeln) oder durch maschinelle Hilfe der Vorrichtung zuführen, beispielsweise mittels eines Pumpsystems. In Abhängigkeit der Vorrichtung werden die Basispartikel in das Innere der Vorrichtung gebracht (z.B. im Falle einer rotationsfähigen, beheizbaren Trommel oder eines Mischkessels) oder auf einen Teil der Vorrichtung gelegt (z.B. auf das Förderband, so dass die Basispartikel einer Heizquelle zugeführt werden können).
Die Vorrichtung verfügt über eine Möglichkeit die Basispartikel zu erhitzen. Hierzu sind dem Fachmann zahlreiche Methoden bekannt. Beispielsweise können geeignete IR-Strahlung-Strahlungsquellen, Radiowellen, Mikrowellen, Heißluft, einen oder mehrere Widerstandsöfen oder Kombinationen der vorgenannten eingesetzt werden. Die Wärme kann unmittelbar (z.B. durch Strahlung) oder mittelbar (z.B. durch eine mittels Wasserdampf oder ähnlichen Wärmequellen erhitzte Wand einer rotationsfähigen, beheizbaren Trommel oder eines Mischkessels) auf die Basispartikel übertragen werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung, ein Mittel zur gleichmäßigen Benetzung der Basispartikel während des Vorschäumens. Ein besonders geeignetes Mittel zu diesem Zweck ist eine oder mehrere Düsen, die die Basispartikel während des Vorschäumens mit Wasser benetzen können. Geeignete Düsen sind dem Fachmann bekannt.
Verfahrensschritt c)
In Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Basispartikel vorgeschäumt. Dadurch werden Funktionspartikel aus den Basispartikeln erhalten.
Die Basispartikel werden vor, während oder vor und während des Vorschäumens mit Wasser behandelt. Vorzugsweise werden die Basispartikel während des Vorschäumens mit Wasser behandelt. Besonders bevorzugt werden die Basispartikel nur während des Vorschäumens mit Wasser behandelt. Dies erlaubt eine besonders hohe Verfahrenseffizienz, da keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich sind.
Die Funktionspartikel enthalten auch noch einen Teil des Treibmittels, das die Basispartikel enthielten. Vorzugsweise enthalten die Funktionspartikel 5 bis 12 % des Treibmittels der Basispartikel, mehr vorzugsweise 6 bis 10 %, noch mehr vorzugsweise 7 bis 9 %.
Das Wasser zur Behandlung der Basispartikel ist vorzugsweise reines Wasser. Dem Wasser wurden also keinerlei Zusätze oder Additive (absichtlich) beigesetzt. Reines Wasser zeichnet sich typischerweise dadurch aus, dass der Anteil ≥ 99.0 Gew.-% Wasser, mehr vorzugsweise 99.5 Gew.-% Wasser, noch mehr vorzugsweise 99,9 Gew.-% Wasser beträgt. Die Verwendung reines Wassers ist ökologisch und ökonomisch besonders vorteilhaft.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Wasser zur Behandlung der Basispartikel ein Antistatikum. Dieses Antistatikum wird vorzugsweise in einer Menge von 1.01 bis 2.00 Gew.-%, bezogen auf das Wasser eingesetzt. Vorzugsweise wird eine Mischung bestehend aus 1.01 bis 2.00 Gew.-% eines Antistatikums und Wasser, das die restlichen Anteile bis zu 100 Gew.-% bildet, verwendet. Antistatika sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann der Butylester der Phosphorsäure als solches eingesetzt werden. Die Verwendung des Antistatikums hat den Vorteil, dass sehr wenig Wasser eingesetzt werden muss, um eine elektrostatische Aufladung der Basispartikel zu verhindern, wodurch das Trocknen der Basispartikel meist sehr viel kürzer ausfallen kann oder ganz darauf verzichtet werden kann.
Das Massenverhältnis von Wasser und Basispartikeln liegt vorzugsweise im Bereich von 0,001:1 bis 1:1, mehr vorzugsweise im Bereich von 0,01:1 bis 0,1:1.
Die Temperatur des Wassers (während der Behandlung der Basispartikel) liegt vorzugsweise im Bereich von 0°C bis 99°C, mehr vorzugsweise im Bereich von 5°C bis 40°C, unter Normaldruck (1013 mbar) bei der Behandlung der Basispartikel.
Der Wasser-Volumenstrom bzw. Wasser/Antisttikum-Volumenstrom ist abhängig von der Art der Sprühvorrichtung und der Basispartikelmasse. Der Volumenstrom liegt üblicherweise zwischen 0,1 und 5 ml/s.
Die Dauer der Behandlung der Basispartikel mit Wasser richtet sich nach den Basispartikeln selbst, den Mengenverhältnissen, der Temperatur des Wassers und dem Wasser- bzw. Wasser/Antistatikum-Volumenstroms. Typischerweise reichen Behandlungsdauern von 1 s bis 30 min, bevorzugt 2 s bis 1 min, besonders bevorzugt 5 s bis 30 s.
Die Basispartikel werden optional durch Tauchen, Sprühen oder durch andere gängige Methoden mit der Mischung umfassend das Funktionalisierungsmittel in Kontakt gebracht. Der Fachmann kann diesbezüglich durch Routineexperimente die bestgeeignetste Methode bestimmen. Es können besonders vorteilhafterweise die bevorzugten Düsen der Vorrichtung zur Funktionalisierung eingesetzt werden.
Die Mischung umfassend das wenigstens eine Funktionalisierungsmittel ist vorzugsweise wässrig. Wässrig bedeutet in diesem Fall, dass wenigstens 90 Gew.-%, mehr vorzugsweise wenigstens 99 Gew.-%, aller Lösungsmittel der Mischung Wasser sind. Durch die Verwendung einer wässrigen Mischung kann vorteilhafterweise nicht nur die Funktionalisierung auf die Basispartikel aufgebracht werden, sondern zeitgleich auf die elektrostatische Aufladung der Basispartikel während des Vorschäumens verhindert werden. Vorzugsweise sind mindestens 20 %, mehr vorzugsweise 40 %, der Oberfläche (bezogen auf die Gesamtoberfläche der Basispartikel) mit einer Funktionalisierung nach dem Vorschäumen versehen. Dies kann beispielsweise gravimetrisch oder spektroskopisch - in Abhängigkeit der Partikel und der Funktionalisierung - ermittelt werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein oder mehrere der Funktionalisierungsmittel mit einem Antistatikum gemeinsam eingesetzt. Erfindungsgemäß wird unter Funktionalisierung, die gezielte Veränderung, insbesondere der Haftfähigkeit, der Oberfläche der Basispartikel verstanden.
Die Dauer von Verfahrensschritt c) liegt vorzugsweise im Bereich von 1 s bis 15 min, bevorzugt im Bereich von 5 s bis 10 min, mehr bevorzugt im Bereich von 10 s bis 5 min. Dauern außerhalb der benannten Bereiche können auch in Abhängigkeit der eingesetzten Temperatur und Basispartikel angebracht sein.
Der Verfahrensschritt c) wird in der Vorrichtung aus Verfahrensschritt b) durchgeführt. Die Temperatur im Inneren der Vorrichtung in Verfahrensschritt c) liegt typischerweise zwischen dem Siedepunkt bzw. dem Zersetzungspunkt (bei Normalbedingungen) des Treibmittels und der Glasübergangstemperatur des Basismaterials. Vorzugsweise liegt die Temperatur im Inneren der Vorrichtung in Verfahrensschritt c) im Bereich von wenigstens 10 °C oberhalb des Siedepunkts bzw. dem Zersetzungspunkts (bei Normalbedingungen) des Treibmittels und einer Temperatur bis 10 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur des Basismaterials.
Beispielsweise liegt die Temperatur im Inneren der Vorrichtung in Verfahrensschritt c) im Bereich von 56 °C bis 230 °C, bevorzugt im Bereich von 65 °C bis 200 °C, wenn Aceton als Treibmittel und Polyetherimid als Basismaterial verwendet wird. Die Temperatur in Verfahrensschritt c) kann durch die oben beschriebenen Methoden eingestellt werden.
Beispielsweise liegt die Temperatur im Inneren der Vorrichtung in Verfahrensschritt c) im Bereich von 90°C bis 180 °C, wenn Harnstoff als Treibmittel und Polymethylmethacrylat als Basismaterial verwendet wird.
Die Basispartikel werden durch die im Inneren der Vorrichtung eingestellte Temperatur vorgeschäumt. Durch die eingestellte Temperatur wird ein Teil des in den Basispartikeln enthaltenen Treibmittels in die Gasphase überführt und aus den Basispartikel ausgetrieben, wodurch diese eine Volumenexpansion erfahren. Dies bezeichnet man erfindungsgemäß als Vorschäumen. Dieses Vorschäumen unterscheidet sich vom finalen Schäumen (in Verfahrensschritt f)) dadurch, dass nach dem Verfahrensschritt noch Treibmittel in den Partikeln enthalten ist und über eine nachfolgende Expansion eine weitere Volumenzunahme und Versinterung erfolgt oder erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Basispartikel in Verfahrensschritt b) einer beheizbaren, rotationsfähigen Trommel zugeführt und in Verfahrensschritt c) mit Wasser besprüht, während die Trommel beheizt und rotiert wird, wodurch die Basispartikel während des Vorschäumens gegeneinander bewegt werden. Diese bevorzugte Ausführungsform erlaubt eine besonders effiziente Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine besonders homogene Schüttdichte der Basispartikel wird erhalten.
Optionale Verfahrensschritte
Optional umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt d) nach Verfahrensschritt c) :

d) Trocknen der Funktionspartikel.

Die Funktionspartikel werden in Verfahrensschritt d) so lange getrocknet, bis das Wasser oder das optionale Lösungsmittel der Lösung umfassend das wenigstens eine Funktionalisierungsmittel Wasser weitgehend entfernt wurde. Dies bedeutet, dass vorzugsweise wenigstens 90 Gew.-% des an den Funktionspartikeln nach Verfahrensschritt c) anhaftenden Lösungsmittels, vorzugsweise wenigstens 99 Gew.-%, in Verfahrensschritt d) entfernt werden.
Typischerweise wird das Trocknen bei einer erhöhten Temperatur, zum Beispiel bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei der Vorschäumtemperatur durchgeführt, um ein effizientes Entfernen des Wassers oder des optionalen Lösungsmittels zu garantieren, ohne die Funktionspartikel durch eine möglicherweise zu hohe Temperatur zu schädigen.
Die Dauer des Trocknens wird in Abhängigkeit des gewünschten Grad des Entfernens des Wassers oder des optionalen Lösungsmittels und der Temperatur gewählt. Typische Trocknungsdauern liegen im Bereich von 1 min bis 60 min.
Dem Fachmann stehen zur Durchführung von Verfahrensschritt d) zahlreiche Methoden zur Verfügung. Beispielsweise können die Funktionspartikel nach Ablassen bzw. Entfernen des Wassers oder der Lösung umfassend das wenigstens eine Funktionalisierungsmittel in der Vorrichtung geeignet zur Bewegung und Erhitzung der Basispartikel verbleiben und die Temperatur entsprechend eingestellt werden. Beispielsweise kann auch in der Vorschäumvorrichtung das Besprühen mit Wasser rechtzeitig vor dem Ende des Vorschäumprozesse beendet werden, so dass die Funktionspartikel mit Hilfe der in der Vorrichtung eingebrachten Energie trocknen. Alternativ können die Funktionspartikel zu diesem Zweck in der Vorschäumvorrichtung verbleiben oder in einen Ofen o.ä. überführt werden.
Das Trocknen hat den Vorteil, dass die Funktionspartikel rieselfähig bleiben, somit eine Agglomeration der Funktionspartikel verhindert wird.
Vorzugsweise ist die an den Funktionspartikeln anhaftende Menge des Wassers oder des optionalen Lösungsmittels bereits nach Verfahrensschritt c) so gering, dass Verfahrensschritt d) nicht erforderlich ist, da aufgrund der in Verfahrensschritt c) vorherrschenden Bedingungen bereits der Großteil des Wassers oder des optionalen Lösungsmittels entfernt wird.
Optional umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt e):

e) Zwischenlagerung der Funktionspartikel.

Verfahrensschritt e) wird nach Verfahrensschritt c) durchgeführt oder, falls Verfahrensschritt d) von den erfindungsgemäßen Verfahren umfasst ist, nach diesem.
Durch den Verfahrensschritt e) findet vorteilhafterweise ein Druckausgleich zwischen Funktionspartikel und Umgebung statt. Während des Vorschäumens wird das Treibmittel erhitzt und dehnt sich aus. Nach Beenden des Vorschäumens rekondensiert es wieder. Dieses kondensierende Treibmittel führt zu einem Unterdruck in den Partikeln, wodurch die Funktionspartikel in einigen Fällen ihre Dimensionsstabilität einbüßen können. Durch den Verfahrensschritt e) wird dies verhindert, da Umgebungsluft in die Funktionspartikel hineindiffundiert.
Typischerweise werden Temperaturen im Bereich von 0 bis 30 °C, vorzugsweise 15 bis 25 °C, verwendet. Zu hohe Temperaturen können unter Umständen zum ungewünschten Austritt an Treibmittel führen.
Die Dauer ist nicht weiter beschränkt und die Funktionspartikel können so lange wie gewünscht zwischengelagert werden. In Abhängigkeit des verwendeten Basismaterials und der Menge an ausgetretenem Treibmittel wird die Dauer der Zwischenlagerung vom Fachmann bestimmt, beispielsweise 30 min bis 48 h, vorzugsweise 2 h bis 24 h, mehr vorzugsweise 4 h bis 22 h.
Verfahrensschritt f)
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt f): Formgebung der Funktionspartikel durch Erhitzen in einem formgebenden Behältnis.
Verfahrensschritt f) wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Verfahrensschritt c) eingefügt oder, falls Verfahrensschritt d) umfasst ist nach diesem, oder falls Verfahrensschritt e) umfasst ist, nach letztgenanntem.
Die Formgebung von präexpandierten Granulaten ist dem Fachmann bekannt. Entsprechende Methoden können auch zur Formgebung der Funktionspartikel eingesetzt werden. Beispiele für die Methoden sind Pressverfahren (auch als Formpressen im Stand der Technik bezeichnet) wie Heißpressen, Verkleben, Versintern mit (übersättigtem) Wasserdampf oder mit elektromagnetischer Strahlung wie Radiowellen und Mikrowellen.
Zur Formgebung werden wenigstens zwei Funktionspartikel erhitzt. In der Regel werden eine Vielzahl an Funktionspartikeln erhitzt. Die Menge der Funktionspartikel hängt von der gewünschten Form ab. Die dazu eingesetzte Temperatur richtet sich vor allem nach dem Basismaterial, dem darin enthaltenen Treibmittel und der eingesetzten Methode. Typischerweise wird sie einem Bereich von oberhalb der Glasübergangstemperatur der Funktionspartikel, bevorzugt bis zu einer Temperatur von 10 °C über der Glasübergangstemperatur der Funktionspartikel, vorzugsweise in einem Bereich von 30 °C über der Glasübergangstemperatur der Funktionspartikel bis zu der Glasübergangstemperatur des Basismaterials, eingestellt. Eine Temperatur deutlich oberhalb der benannten kann zum ungewollten Schmelzen der Funktionspartikel führen, wodurch die Form verloren gehen kann.
Die Dauer des Formgebens richtet sich vor allem nach dem Basismaterial, dem darin enthaltenen Treibmittel und der eingesetzten Methode. Der Fachmann kann geeignete Dauern durch Routineversuche bestimmen bzw. dem Stand der Technik entnehmen. Typischerweise beträgt die Dauer 30 s bis 60 min.
Das formgebende Behältnis kann beispielsweise eine Presse oder auch ein anderes geeignetes Gefäß sein und ist unter anderem durch die gewünschte Form des Partikelschaum-Formteils bestimmt.
Optional wird nach dem Formgeben eine Deckschicht oder eine Folie auf das gebildete Partikelschaum-Formteil aufgebracht. Solche Deckschichten und Folien sowie deren Aufbringungsmethoden sind dem Fachmann bekannt.
In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Partikelschaum-Formteilen die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge:

a) Bereitstellung von Basispartikeln umfassend wenigstens ein Treibmittel und wenigstens ein thermoplastisches Basismaterial;
b) Zuführung der Basispartikel in eine Vorrichtung geeignet zur Bewegung und Erhitzung der Basispartikel;
c) Zeitgleiches Vorschäumen und Behandeln der Basispartikel mit Wasser, so dass Funktionspartikel erhalten werden;
d) vorzugsweise Trocknen der Funktionspartikel;
e) vorzugsweise Zwischenlagerung der Funktionspartikel;
f) Formgebung der Funktionspartikel durch Erhitzen in einem formgebenden Behältnis, so dass ein Partikelschaum-Formteil gebildet wird.

Die obigen Ausführungen gelten analog für diese Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise der Trocknungsschritt und die Zwischenlagerung durchgeführt.
Partikelschaum-Formteil
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Schaumstoff hergestellt aus den erfindungsgemäßen Funktionspartikeln, das Partikelschaum-Formteil. Das Partikelschaum-Formteil wird vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren, das zusätzlich mindestens Verfahrensschritt f) umfasst, hergestellt.
Der Schaumstoff umfasst wenigstens zwei, in der Regel eine Vielzahl an Zellen, die aus Verfahrensschritt f) hervorgegangen sind. Der mittlere Zelldurchmesser des erfindungsgemäßen Partikelschaum-Formteils liegt in der Regel im Bereich von 30 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von betrug 50 bis 300 µm. Bevorzugt weisen 90% der Zellen, besonders bevorzugt 99% der Zellen einen Zelldurchmesser von weniger als 150 µm auf. Das mittlere Länge/Breite-Verhältnis liegt bevorzugt unter 2,0, mehr bevorzugt unter 1,6, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,1.
Die so erhaltenen Partikelschaum-Formteile sind in der Regel geschlossenzellig. Sie weisen bevorzugt eine Dichte im Bereich von 20 bis 250 kg/m³, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 150 kg/m³ auf, gemessen nach DIN EN ISO 1183-1 (Veröffentlichung 2019-09).
Die erfindungsgemäßen Partikelschaum-Formteile eignen sich zur Verwendung in der Herstellung von Gütern der Luft- und Raumfahrt, des Schiffsbaus, der Windkraft, des Fahrzeugbaus, insbesondere in der Elektromobilität.
Die Partikelschaum-Formteile eignen sich beispielsweise für die Herstellung von Kfz-Teilen, wie Sonnenblenden, Säulenverkleidungen, Dachhimmeln, Kofferraum- und Reserveradabdeckungen oder Hutablagen. Allgemeine Beispiele sind ferner: Halbzeuge zur Herstellung von Möbeln (z.B. Platten) und Möbel selbst, Spielzeug, Outdoor-Objekte, Maschinenverkleidungen und dergleichen.
Das vorliegende Verfahren und die damit erzeugten Funktionspartikel und Partikelschaum-Formteile sind insbesondere für Hochtemperaturanwendungen geeignet.
Beispiele
Beispiel 1
Basispartikel:
83,5 Gew% thermoplastisches Basismaterial Polyetherimid (PEI) mit einer Galsübergangstemperaturvon 217°C, gemessen mittels DSC gemäß DIN EN ISO 11357-2 (Veröffentlichung: 2014-07), 16 Gew% Aceton als Treibmittel und 0,5 Gew% Talkum als Nukleierungsmittel
Glasübergangstemperatur der Basispartikel: 147°C
Die als Granulat vorliegenden PEI-Basispartikel werden manuell, mittels Schüttung, einer rotationsfähigen beheizbaren Trommel zugeführt. Die Beheizung der Trommel erfolgt über IR Strahlung (IRD Infrarot Drehrohr, Fa. Kreyenborg GmbH &Co. KG, Senden, Deutschland).
In der beheizbaren Trommel ist eine Sprühvorrichtung montiert, die Wasser in die Trommel sprühen kann. Dabei wird eine Sprühvorrichtung verwendet, die mittels sehr feiner Düsen ein feines Verstäuben des Wassers ermöglicht.
Die rotierende Trommel, enthaltend die Basispartikel wird aufgeheizt und gleichzeitig wird Leitungswasser mit einer Temperatur von 7°C, bei Normaldruck besprüht.
Die Trommel wird bis zu einer Temperatur von 120°C aufgeheizt, um das Treibmittel Aceton über den Siedepunkt von 56°C zu erwärmen, aber unterhalb der Glasübergangstemperatur von Polyetherimid zu bleiben.
Der Wasser-Volumenstrom wird auf 2 ml/s eingestellt. In der Trommel befanden sich 5 kg Basispartikel.
Der Sprühvorgang wird nach 10 Sekunden beendet.
Durch den Temperatureintrag wird das Basismaterial vorgeschäumt. Das Aufsprühen von Wasser führt zu einem Wasserfilm auf der Oberfläche der Basispartikel. Die so erhaltenen Funktionspartikel weisen partiell einen Wasserfilm an ihrer Oberfläche auf. Ein Teil der Funktionspartikel weist einen geschlossenen Wasserfilm an der Oberfläche auf. Während des Aufschäumprozesses wird durch den Temperatureintrag über 100°C zeitgleich das Wasser verdampft und somit die Funktionspartikel getrocknet.
Durch die Benetzung der Basispartikel mit Wasser wird die elektrostatische Aufladung der Basispartikel unterbunden.
Beispiel 2
Die als Granulat vorliegenden PEI-Basispartikel (wie in Beispiel 1) werden manuell, mittels Schüttung, auf ein Förderband gegeben, das die Basispartikel der Heizquelle (IR Ofen der Fa. Fill GmbH, Gurten, Österreich) zuführt. Das Förderband umfasst ein Mittel zur Bewegung der Basispartikel relativ zueinander, eine Rüttelvorrichtung, wodurch die Basispartikel auf dem Band hin und her bewegt werden. Die Basispartikel werden auf dem Förderband bewegt und gleichzeitig durch einen Ofen geführt. Der Ofen erwärmt die Basispartikel mittels Heißluft.
Über dem vorderen Teil des Förderbands, vor dem Ofen, ist ein Sprühkopf montiert, der das Wasser/Antistatikum-Gemisch auf die bewegten Basispartikel sprüht.
Es wird ein Sprühkopf verwendet, der mittels sehr feiner Düsen ein feines Verstäuben des Wasser/Antistatikum-Gemisches aber ggf. auch reinem Wassers ermöglicht.
Um einen anschließenden Trocknungsschritt einzusparen, wurde dem Wasser 1,3 Gew-% eines Antistatikums zugefügt. Als Antistatikum wurde der Butylester der Phosphorsäure verwendet. Der Sprühvorgang erfolgt bei einer Temperatur von 15°C unter Normaldruck.
Der Wasser/Antistatikum-Volumenstrom wird auf 0,8 ml/h eingestellt. In der Trommel befanden sich 5 kg Basispartikel.
Der Sprühvorgang wird nach 7 Sekunden beendet.
Durch den Temperatureintrag wird das Basismaterial vorgeschäumt. Das Aufsprühen von Wasser, enthaltend ein Antistatikum, führt zu einem Wasserfilm auf der Oberfläche der Basispartikel. Die so erhaltenen Funktionspartikel weisen partiell einen Wasser/Antstatikumfilm an ihrer Oberfläche auf. Ein Teil der Funktionspartikel weist einen geschlossenen Wasser/Antistatiumfilm an der Oberfläche auf.
Durch die zeitgleiche Besprühung mit Wasser/Antistatikum-Mischung wird das Anhaften der Basispartikel an dem Förderband weitestgehend unterdrückt. Es wurden keine Verunreinigungen durch thermisch geschädigte Polymere auf dem Förderband gefunden. Auch ein Verklumpen der Teilchen untereinander (Agglomeration) wird nicht mehr beobachtet.
Die erhaltenen Funktionspartikel können direkt dem Formschäumprozess zugeführt werden, da durch den verringerten Wassereinsatz auf das Trocknen verzichtet werden kann.
Die Funktionspartikel werden manuell in ein quadratisches formgebendes Formteil gefüllt, die mit einem Deckel verschlossen wird. Mittels Mikrowellenstrahlung wird das formgebende Bauteil auf eine Temperatur von 200°C erwärmt. Das in den vorgeschäumten Partikeln enthaltene Treibmittel wird erhitzt und aktiviert, und führt zur Expansion der Funktionspartikel. Das entstandene Partikelschaum-Formteil kann nach einer kurzen Abkühlphase dem formgebenden Bauteil entnommen werden.
Das Partikelschaum-Formteil wurde mittels gängiger Prüfverfahren untersucht.
Das erhaltene Partikelschaum-Formteil ist geschlossenzellig.
Die Dichte beträgt 100 kg/m³, gemessen nach DIN EN ISO 1183-1 (Veröffentlichung 2019-09).
Es erfüllt die geforderten Standards.
Beispiel 3
Die in Beispiel 1 hergestellten Funktionspartikel werden nach dem Abschalten der Wasserzufuhr, weitere 20 Minuten in der rotierenden Trommel bewegt. Dabei wird die Wärmezufuhr über die Trommelwandung abgeschaltet. Somit erfolgt eine Abkühlung auf Raumtemperatur.
Die erhaltenen getrockneten Funktionspartikel weisen eine sehr gute Rieselfähigkeit auf.
Beispiel 4
Die in Beispiel 1 hergestellten Funktionspartikel werden zwischengelagert.
Die Funktionspartikel wurden manuell (mit einer Schaufel) in ein luftdurchlässiges Silo gefüllt und 6 Stunden bei einer Temperatur von 20°C gelagert.
Durch die Zwischenlagerung findet ein Druckausgleich zwischen Funktionspartikel und Umgebung statt. Während des Vorschäumens wird das Treibmittel erhitzt und dehnt sich aus. Nach Beenden des Vorschäumens rekondensiert es wieder. Dieses kondensierende Treibmittel führt zu einem Unterdruck in den Partikeln, wodurch die Funktionspartikel in einigen Fällen ihre Dimensionsstabilität einbüßen können. Durch die Lagerung wird dies verhindert, da Umgebungsluft in die Funktionspartikel hineindiffundiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2018/0208733 [0037]
WO 2019/025245 [0042]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 11357-2 [0007, 0021, 0094]
DIN EN ISO 1183-1 [0090, 0115]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Partikelschaum-Formteils auf Basis von thermoplastischem Basismaterial mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 130 °C, gemessen mittels DSC gemäß DIN EN ISO 11357-2 (Veröffentlichung: 2014-07), umfassend die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge: a) Bereitstellung von Basispartikeln umfassend wenigstens ein Treibmittel und wenigstens ein Nukleierungsmittel; b) Zuführung der Partikel in eine Vorrichtung, geeignet zur Bewegung und Erhitzung der Basispartikel; c) Zeitgleiches Vorschäumen und Funktionalisieren der Basispartikel, wobei das wenigstens eine Funktionalisierungsmittel Wasser ist, und die Funktionalisierung der Partikel mit einer Mischung enthaltend Wasser, bei Temperaturen im Bereich von 0°C - 99°C unter Normaldruck erfolgt, so dass Funktionspartikel erhalten werden, die wenigstens partiell einen Wasserfilm an ihrer Oberfläche aufweisen; d) gegebenenfalls Trocknen der Funktionspartikel; e) gegebenenfalls Zwischenlagerung der Funktionspartikel; f) Formschäumung der Funktionspartikel durch Erhitzen in einem formgebenden Behältnis, so dass ein Partikelschaum-Formteil gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial aus der Gruppe bestehend aus Polyimid, Polyketon und Polyacrylat, bevorzugt Polymethacrylimid (PMI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Polymethyl(meth)acrylat (PM(M)A) oder Mischungen daraus ausgewählt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel aus der Gruppe bestehend aus flüchtigen organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt bei Normaldruck unterhalb der Glasübergangstemperatur des Basismaterials, anorganischen Treibmitteln, thermisch zersetzbaren Treibmitteln und Mischungen der vorgenannten ausgewählt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionierungsmittel in einer die Basispartikel bewegenden Vorrichtung aufgesprüht wird.
Funktionspartikel, hergestellt mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend wenigstens ein Treibmittel und wenigstens ein Nukleierungsmittel, sowie wenigstens ein thermoplastisches Basismaterial mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 105 °C, gemessen mittels DSC gemäß DIN EN ISO 11357-2 (Veröffentlichung: 2014-07), und wenigstens eine Funktionalisierung an wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche.
Verwendung der Partikelschaum-Formteile, hergestellt mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, in der Luft- und Raumfahrt, dem Schiffsbau, der Windkraft, im Bereich der Sport- und Freizeitartikel, dem Fahrzeugbau, insbesondere in der Elektromobilität.