BRPI0709275A2

BRPI0709275A2 - processo para a fabricação de uma estrutura celular à base de plástico

Info

Publication number: BRPI0709275A2
Application number: BRPI0709275-0A
Authority: BR
Inventors: Claude Dehennau; Dominique Grandjean; Philippe-Jacques Leng; Frederic Beullekens
Original assignee: Solvay
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2011-07-12
Also published as: DE602007002998D1; EP2001649B1; ES2335820T3; US20090107621A1; ATE446834T1; KR20080104386A; FR2899145A1; US8110137B2; FR2899145B1; RU2428309C2; RU2008142743A; PL2001649T3; JP2009531203A; CN101415532A; EP2001649A1; CN101415532B; WO2007110370A1

Abstract

PROCESSO PARA A FABRICAçãO DE UMA ESTRUTURA CELULAR à BASE DE PLáSTICO Processo para a fabricação de uma estrutura celular à base de plástico que compreende: - uma etapa (a) durante a qual lamelas paralelas dacomposição com base em pelo menos um polímero termoplástico (P) escolhido de polímeros amorfos e semi-cristalinos são continuamente extrusados através de uma matriz contendo uma pluralidade de fendas paralelas; uma etapa (b) durante a qual, na. saída da matriz e em alternações sucessivas, os - espaços entre duas lamelas adjacentes são submetidos a uma injeção de um fluido (f) e a um vácuo, os dois lados de uma mesma lamela sendo, por um lado, submetido à ação do fluido (f) e por outro lado, à ação do vácuo e inversamente durante a seguinte alternância, a fim de produzir deformação da lamela e para soldar nestes pares com formação, em um plano aproximadamente paralelo à direção de extrusão, de uma estrutura celular cujas as células constituintes estende-se perpendicular à direção de extrusão; uma etapa (c) durante a qual a estrutura celular obtida na etapa (b) é estirada - perpendicular à direção de extrusão.

Description

"PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA CELULAR À BASE DE PLÁSTICO"

A presente invenção diz respeito ao processo para a fabricação de uma estrutura celular à base de plástico, mais particularmente uma estrutura celular anisométrica à base de plástico.

Uma exigência casual em muitas (automotiva, engenharia civil, naval, etc.) indústrias que consiste em otimizar as propriedades mecânicas/razão em peso das estruturas usadas. Os processos numerosos foram desenvolvidos para atingir este objetivo, e em particular para destacar as estruturas plásticas. Mais destes processos usam a formação mecânica de células macroscópicas (pela reunião do sólido ou correntes fundidas a fim de formar as estruturas celulares conhecidas como estruturas alveolares), ou pela formação física de células microscópicas pela liberação ou expansão de um gás (expansão ou espumação usando agentes de sopro químico ou físico). Uma combinação de dois tipos de processos também foram considerados.

Os processos para estruturas celulares de fabricação pela extrusão contínua foi proposta na Patente EP-B-1009625 (1) e no Pedido de Patente FR 05/08635 depositado em 19 de Agosto de 2005 (2), os conteúdos de que são incorporados por referência na presente descrição.

O processo descrito na Patente (1) consiste em:

extrusar continuamente, usando um matriz de fenda múltipla, folhas paralelas de material termoplástico em uma câmara de resfriamento, com a criação de um selo entre as extremidades longitudinais das folhas e as paredes da câmara, as várias folhas definidas, entre si mesma e com as paredes da câmara, compartimentos;

criação, nesta câmara e a partir da extremidade localizada próxima a matriz, um vácuo em outro compartimento, a fim de deformar e atrair, em pares, as folhas extrusadas a fim de realizar soldagem localizada durante sua altura total;encher, a partir da extremidade localizada próxima a matriz, em outro compartimento, alternando com os compartimentos prévios, usando um líquido refrigerante que é em prática, água; e

alternando, em cada compartimento, a criação de um vácuo e o enchedor usando um líquido refrigerante, a fim de obter uma estrutura celular solidificada na câmara de resfriamento, em que as células são perpendiculares à direção da extrusão.

De acordo com este processo, as estruturas celulares obtidas são sólidas na saída da câmara de resfriamento e considerando que, além disso, a presença de um a jusante de unidade de partida a partir da matriz, sua geometria é tal que seu eixo longitudinal é orientado na direção de extrusão. Como um resultado, o módulo flexural de todas as estruturas celulares é substancialmente maior na direção transversa (perpendicular à direção de extrusão) do que na direção longitudinal (direção de "máquina", à direção de extrusão paralela), limitando seu interesse por certas aplicações e evitando-se que este seja enrolado em um carretei. Isto ocorre porque quando é desejado para dobrar-se longitudinalmente, estes deformam transversalmente, que constituem uma série de prática de redução quando o longo comprimento das estruturas celulares são continuamente extrusadas.

De acordo com o processo descrito no Pedido de Patente (2):lamelas paralelas da composição com base em pelo menos um material plástico são continuamente extrusados, em uma direção horizontal aproximadamente, através de uma matriz que compreende uma pluralidade de fendas paralelas localizada na vicinidade imediata de um material isolante;

na saída da matriz, os espaços entre duas lamelas adjacentes são submetidos, em alternações sucessivas, a uma injeção de gás comprimido e a um vácuo, os dois lados de uma mesma lamela sendo, por um lado, submetido à ação do gás comprimido e por outro lado, à ação do vácuo einversamente durante a seguinte alternância, a fim de produzir deformação da lamela e para soldar nestes pares com formação, em um plano aproximadamente paralelo à direção de extrusão, de uma estrutura celular cujas as células constituintes estende-se perpendiculares à direção de extrusão;

a dita estrutura celular submetida, após esta formação, à ação de um jato de ar.

De acordo com este processo, as estruturas celulares obtidas, ainda no estado fundido ou pastoso na saída da matriz, mais freqüentemente tem uma seção cruzada elíptica, o eixo principal de que é orientado na direção de extrusão. Como um resultado, o módulo flexural de todas as estruturas celulares é substancialmente maior na direção transversa do que na direção longitudinal (direção de "máquina"); a altura da superfície elíptica da revolução forma a parede de cada célula, é deste modo limitado e geralmente substancial menor do que o eixo longitudinal da dita célula. As estruturas celulares obtidas de acordo com este processo portanto sofrem a partir da mesma redução como aquelas obtidas de acordo com o processo descrito na Patente (1).

O objeto da presente invenção é para resolver estes problemas e especialmente fazer o possível para obter estruturas celulares anisométricas com base em um plástico cujas as propriedades são mais isotrópicas, que são menos densas do que estruturas celulares conhecidas e que podem ser enroladas em um carretei circular.

A presente invenção portanto diz respeito a, primeiramente, a um processo para a fabricação de uma estrutura celular à base de plástico que compreende:

uma etapa (a) durante a qual lamelas paralelas da composição com base em pelo menos um polímero termoplástico (P) escolhido de polímeros amorfos e semi-cristalinos são continuamenteextrusados através de uma matriz contendo uma pluralidade de fendas paralelas;

uma etapa (b) durante a qual, na saída da matriz e em alternações sucessivas, os espaços entre duas lamelas adjacentes são submetidos a uma injeção de um fluido (f) e a um vácuo, os dois lados de uma mesma lamela sendo, por um lado, submetido à ação do fluido (f) e por outro lado, à ação do vácuo e inversamente durante a seguinte alternância, a fim de produzir deformação da lamela e para soldar nestes pares com formação, em um plano aproximadamente paralelo à direção de extrusão, de uma estrutura celular cujas as células constituintes estende-se perpendiculares à direção de extrusão;

uma etapa (c) durante a qual a estrutura celular obtida na etapa (b) é estirada perpendicular à direção de extrusão.

Na presente descrição, o termo "plástico" é entendido por significar qualquer polímero termoplástico amorfo ou semi-cristalino (P), incluindo elastômeros termoplásticos e também misturas destes. O termo "polímero" é entendido por significar tanto homopolímeros quanto copolímeros (especialmente bipolímeros ou terpolímeros). Exemplos de tais copolímeros são, em uma maneira não limitante: copolímeros aleatórios, copolímeros de bloco linear, outros copolímeros de bloco e copolímeros de enxerto.

Na presente descrição, o termo "polímero amorfo" é entendido por significar qualquer polímero termoplástico (P) predominantemente tendo um sistema de desordem de macromoléculas que formam isto. Em outras palavras, este termo é entendido por significar qualquer polímero termoplástico que contém menos do que 30 % em peso, preferivelmente menos do que 10 % em peso da fase cristalina (que é dita, a fase caracterizada por uma endotermia de fusão durante as medições da análise térmica diferencial (DSC).Na presente descrição, o termo "polímero semi-cristalino" é entendido por significar qualquer polímero termoplástico (P) tendo, em uma proporção grande, um sistema regular geométrico e quimicamente de macromoléculas que formam isto. Em outras palavras, este termo é entendido por significar qualquer polímero termoplástico que contém mais do que 30 % em peso, preferivelmente mais do que 50 % em peso, da fase cristalina (que é dita a fase caracterizada por uma endotermia de fusão durante as medições da análise térmica diferencial (DSC).

Duas temperaturas características são associadas com polímero termoplásticos (P): estas são a temperatura de transição vítrea (Tg) e a temperatura de fusão (Tm). A Tg é a temperatura abaixo que uma massa de polímero tem propriedades diversas de vidros inorgânicos, incluindo firmeza e rigidez. Acima a Tg, a massa de polímero tem propriedades plásticas e elásticas e é dita a ser no estado semelhante à borracha ou elastomérico. A Tm é também denominada, a temperatura de fluxo no caso do polímero amorfo e o ponto de fusão direto quando é uma questão do polímero semi-cristalino. Na Tm (que é antes, na prática, uma faixa ou zona de temperatura), existe equilíbrio entre os elementos sólidos e os elementos fundidos de uma massa de polímero e conseqüentemente, nesta faixa de temperatura, a última massa é antes de um líquido viscoso.

Qualquer polímero termoplástico ou copolímero cujo a Tm está abaixo da temperatura de decomposição pode ser usada no processo de acordo com a presente invenção. Os termoplásticos sintéticos que tem uma faixa de fusão expande-se durante pelo menos 10° C e são particularmente bem adequados. Exemplos de tais materiais são aqueles que tem um polidispersidade de seu peso molecular.

É especialmente possível o uso de poliolefinas, haletos de polivinila (PYC por exemplo) ou haletos de polivinilideno (PVDF por exemplo), poliésteres termoplásticos, poliariletersulfonas tal comopolifenilsulfonas (PPSUs), policetonas, poliamidas (PA) e copolímeros destes. As poliolefinas [e em particular polipropileno (PP) e polietileno (PE)], poliariletersulfonas tal como polifenilsulfonas (PPSUs), PAs, PVCs e PVDFs tem dado bons resultados.

Para o propósito da presente invenção, um poliariletersulfona significa qualquer polímero de que pelo menos 5 % em peso das unidades repetidas que são unidades repetidas (R) correspondente a uma ou mais fórmulas que compreendem pelo menos um grupo arileno, pelo menos um grupo éter (-O-) e pelo menos um grupo sulfona [-S(=0)2 -].

O poliariletersulfona pode ser especialmente um polibifeniletersulfona, um polissulfona, um polietersulfona, um poliimidoetersulfona ou uma outra mistura composta de poliariletersulfonas escolhidos dos poliariletersulfonas mencionados acima.

Tais polímeros que são bem adequados dentro do escopo da invenção são:

polifenilsulfonas RADEL® R da Solvay Advanced Polimers, L.L.C. são exemplos de homopolímeros PPSU;

homopolímeros de polissulfona vendidos pela Solvay Advanced Polimers, L.L.C. sob a marca comercial UDEL®; e

polietersulfonas vendidos pela Solvay Advanced Polimers, L.L.C. sob o nome de RADEL® A.

A composição com base em pelo menos um polímero termoplástico (P) (conhecido à seguir mais simplesmente como "composição") usado no processo de acordo com a invenção pode ser formado a partir de um simples polímero, a partir da mistura de polímeros ou copolímeros ou a partir da mistura de materiais de polímeros com vários aditivos (estabilizadores; plastificantes; inorgânico, orgânico e/ou natural ou enchedores de polímero, etc.). Esta composição pode ter sofrido vários tratamentos tal como expansão, orientação, etc. Um agente de sopro tambémpode estar presente, permitindo que estruturas celulares expandidas ou espumadas sejam produzidas. O agente de sopro de acordo com esta variante da presente invenção pode ser de qualquer tipo conhecido. Será um agente de sopro "físico", que é dito um gás dissolvido no plástico sob pressão e faz com que o plástico se expanda quando deixa a extrusora. Os exemplos de tais gases são CO2, nitrogênio, vapor, hidrofluorocarbonetos ou HFCs (tal como o 87/13 % em peso da mistura CF3-CH2F/CHF2-CH3 vendidos pela Solvay como SOLKANE® XG87), hidrocarbonetos (tal como butano e pentano) ou uma mistura destes. Também pode ser um agente de sopro "químico", que é uma dita substância (ou uma mistura das substâncias) dissolvidas ou dispersadas no plástico e que, sob o efeito das temperaturas, libera o gás ou gases que serão usados para a expansão do plástico. Exemplos de tais substâncias são azodicarbonamida e misturas de bicarbonato de sódio com ácido cítrico. Os últimos bons resultados dados.

A quantidade do agente de sopro usado no processo de acordocom esta variante da invenção pode ser otimizado, especialmente de acordo com esta natureza, às propriedades (especialmente viscosidade dinâmica) do polímero presente e a densidade final desejada. Em geral, este conteúdo é maior do que ou igual a 0,1 %, preferivelmente 0,5 %, ou ainda 1 %.

E entendido que os polímeros listados acima podem seradicionados por outros polímeros que são compatíveis ou não com os últimos e compreende, além disso os plastificantes opcionais, os aditivos usuais usados para polímeros de processamento, tal como, por exemplo, lubrificantes internos e externos, estabilizadores por calou, estabilizadores de luz, enchedores inorgânicos, orgânicos e/ou naturais, pigmentos, etc.

A implementação do processo de acordo com a invenção significa que lamelas paralelas da composição com base em pelo menos um polímero termoplástico (P) é extrusada continuamente durante uma etapa (a) através de uma matriz contendo uma pluralidade de fendas paralelas.Exemplos de dispositivos de extrusão que são adequados para esta implementação são descritos na Patente (1) e no Pedido de Patente (2).

O dispositivo descrito na Patente (1) compreende uma extrusora que alimenta uma composição fundida para uma matriz suspensa de revestimento que consiste de diversas fendas paralelas cada uma pretendida para a formação contínua de uma lamela, cada fenda sendo delimitada por duas partes na forma de cones, produzidos a partir de um material isolante térmico, cortado em cada de que seja uma sulco.

O dispositivo descrito no Pedido de Patente (2) essencialmentecompreende:

(A) uma matriz de folha, preferivelmente com uma abertura estendida, que alimenta a composição fundida por facas, para formar as lamelas da composição fundida que tem que ser soldada. Esta matriz é colocada em uma tal maneira que a composição fundida é extrusada em uma direção horizontal aproximadamente;

(B) uma pluralidade de facas, que é feita, possível, para formar as lamelas da composição fundida que tem que ser soldada. Estas facas podem ser formadas a partir de quaisquer materiais resistente à temperatura de processamento da composição fundida. Estes podem ser pelo menos parcialmente feitos a partir de um material condutivo termicamente tal como aço, cobre ou ligas de metal, ou pelo menos parcialmente a partir de um material isolante térmico, tal como cerâmicas ou resinas de poliimida opcionalmente reforçadas com fibra de vidro, ou qualquer outros materiais tendo força mecânica satisfatória e resistência térmica. Visto que a face dianteira da matriz consiste no fato das séries de facas mencionadas acima, estes são inteiramente feitos a partir de um material isolante térmico, ou tem sua extremidade a jusante (que é dita em sua face externa) com base ou incluído no material isolante térmico.

Estas facas são geralmente posicionadas em planos verticaisparalelos e aproximadamente eqüidistante à parte. Entre estes são definidos canais de fluxo tendo, na direção de fluxo da composição fundida, e primeira parte convergente e depois disso, uma parte reta substancialmente, o último forma-se as paredes secundárias de cada uma fenda constituinte da matriz.

A implementação do processo de acordo com a invenção então significa realizar uma etapa (b) durante a qual, na saída da matriz e em alternações sucessivas, os espaços entre duas lamelas adjacentes são submetidas a uma injeção de um fluido (f)ea um vácuo, os dois lados de uma mesma lamela sendo, por um lado, submetido à ação do fluido (f) e por outro lado, à ação do vácuo e inversamente durante a seguinte alternância, a fim de produzir deformação da lamela e para soldar nestes pares com formação, em um plano paralelo aproximadamente à direção de extrusão, de uma estrutura celular cuja as células constituintes estende-se perpendiculares à direção de extrusão.

As formas de realização práticas da etapa (b) também são descritas, por exemplo, na Patente (1) e no Pedido de Patente (2).

A forma de realização descrita na Patente (1) é preferida no caso onde o fluido (f) é um líquido refrigerante para a estrutura celular no processo sendo formado, e é, em particular, água. Significa que cada sulco, cortado em cada parte em forma de cone de cada fenda da matriz, é conectada, sucessivamente, a uma fonte de vácuo e a uma fonte de líquido refrigerante. A forma da estrutura celular é realizada por intermédio de duas reuniões de formação, que consistem de partes cônicas que são adicionais às partes que formam cones da matriz e que são montadas verticalmente na matriz, que é dita na direção das células da estrutura que tem que ser formada, a fim de permitir controlar esta espessura. As duas reuniões de formação definem, por sua superfície revestida, as zonas de suporte de duas faces da estrutura celular perpendicular às células. Estas superfícies convergem a partir da saída da matriz em direção a câmara para formar e esfriar a estruturacelular, esta câmara sendo tubular com uma seção cruzada retangular e tendo uma altura igual à altura da estrutura a ser obtida, na direção das células do último, e tendo uma largura igual a daquela estrutura. Um tanque de líquido refrigerante a partir do qual o fluido é retirado usando uma bomba, uma bomba à vácuo e um distribuidor, conectado aquelas duas bombas e também a uma rede conectada a vários compartimentos localizado em ambos os lados das lamelas, pretendido a sucessivamente conectar cada compartimento com uma fonte de vácuo e com a fonte de líquido refrigerante, completa o dispositivo que é capaz de uma implementação desta forma de realização.

A forma de realização descrita no Pedido de Patente (2) é preferida no caso onde o fluido (f) é um gás, por exemplo um gás inerte, uma mistura de gases inertes ou ar. Requere-se a presença, no dispositivo para extrusão da composição, de duas unidades de classificação curtas geralmente sendo na forma de blocos de metal colocados da face dianteira da matriz que compreende as fendas determinadas pelas facas verticais, a face dianteira que pode ser revestida com uma folha do material isolante como mencionado acima. Estas unidades de classificação são colocados nas fendas secundárias da matriz, uma acima e outra abaixo. Este podem ser geralmente movidos verticalmente, em direções opostas, a fim de definir a altura da lamela extrusora e conseqüentemente a altura da estrutura celular final.

Duas câmaras são cortadas em cada uma destas unidades de classificação, partindo de que as câmaras são dutos tubulares que terminam geralmente orifícios circulares emergindo-se próximo aos espaços entre as fendas das matrizes e portanto, durante a implementação do processo de acordo com a invenção, próximos aos espaços entre as lamelas extrusoras.

Cada câmara de cada uma destas unidades de classificação são alternativamente conectadas a uma bomba à vácuo ou a um circuito de gás comprimido. Deste modo, os espaços entre dias lamelas adjacentes extrusoras são submetidos, em alternações sucessivas, a uma injeção de gás comprimidoe a um vácuo, as duas laterais de qualquer uma lamela sendo, por um lado, submetido à ação do gás comprimido e por outro lado, à ação do vácuo e inversamente durante a seguinte alternância, a fim de produzir deformação da lamela e soldar nestes pares com formação, em um plano aproximadamente paralelo à direção de extrusão, de uma estrutura celular, as células constituintes de que estende-se perpendiculares à direção de extrusão.

Cada unidade de classificação está preferivelmente fixa em uma temperatura abaixo de TstruCt5 mas acima da Tstruct menos 80° C, preferivelmente acima de Tstruct menos 50° C, ainda acima de Tstruct menos 25° C, onde Tstruct é uma temperatura estrutural que corresponde a Tg se uma composição compreende um polímero amorfo e por Tm se uma composição compreende um polímero semi-cristalino.

De acordo com esta forma de realização, o gás pode ser aquecido. A temperatura do gás é preferivelmente maior do que ou igual a temperatura de processamento (Tp) do plástico menos 100° C, preferivelmente maior do que ou igual a Tp menos 50° C, ainda maior do que ou igual a Tp menos 20° C.

A forma prática de realização da etapa (b) descrita na Patente (1) preferivelmente aplicada ao polímero amorfo termoplástico (P) tendo uma viscosidade de fusão dinâmica (convencionalmente medido por intermédios de medições das tensões de corte e força em um reogoniômetro) em sua temperatura de processamento (que é dita em uma temperatura pelo qual estes são extrusados a fim de ser convertidos em estruturas celulares) e em uma velocidade angular de 0,1 rad/s de menos do que 2,000 Pa.s, preferivelmente 25 de menos do que 1,000 Pa.s. Preferivelmente, estes polímeros tem, além disso, um Tg, convencionalmente medido pelo DSC (de acordo com o ISO 11357-2 padrão), de menos do que 60° C, preferivelmente de menos do que 50° C.

Exemplos não limitantes de polímeros amorfos que podemajustar as definições e limitações acima são elastômeros termoplásticos, e também misturas destes; poliésteres termoplásticos e homopolímeros e copolímeros derivado de cloreto de vinila, e também misturas destes. Entre os homopolímeros e copolímeros derivados de cloreto de vinila que podem ser usados, homopolímeros e copolímeros plastificados pelos plastificantes polimérico ou monomérico são mais particularmente preferidos. Como exemplos não limitantes de tal plastificantes, a menção pode ser feita de ftalatos, sebacatos, adipatos, trimelitatos, piromelitatos, citratos e poliésteres tal como poli(s-caprolactona) e misturas destes. Estes homopolímeros e copolímeros geralmente contém pelo menos 10 partes e até 75 partes em peso do plastificante por 100 partes em peso do polímero. É também possível o uso de polímeros de cloreto de vinila, conhecidas como "polímeros de plastificação interna", que são obtidos pela copolimerização do cloreto de vinila com comonômeros plastificantes, tal como por exemplo acrilato de etilexila, ou ainda pela copolimerização com enxerto nos polímeros conhecidos como "elasticizantes" tal como poli(B-caprolactona).

A forma prática de realização da etapa (b) descrita no Pedido de Patente (2) é preferivelmente aplicada ao polímero termoplástico (P) tendo uma viscosidade de fusão (medida na temperatura de processamento e em 0,1 rad/s) maior do que ou igual a 2,500 Pa.s, preferivelmente maior do que ou igual a 3.000 Pa.s. Esta forma prática de realização também é vantajosamente aplicada à composição cujos polímeros constituem amorfos ou semi-cristalinos (P) tem uma temperatura de transição vítrea (Tg) que pode reagir e ainda superam 80° C, preferivelmente entre cerca de 40 e cerca de 60° C. Esta forma prática de realização também dão bons resultados com composições plásticas que compreendem um agente de sopro, tal como aquele mencionado acima, que capacita as estruturas celulares expandidas ou espumadas a serem produzidas. Estas são por causa do fato do uso de um gás comprimido em vez de água como o fluido (f) tornado possível, através do esfriamento mínimo,para melhorar o estiramento das células da espuma e por fazer este melhorar esta textura.

As condições de operação por etapas (a) e (b) do processo de acordo com a presente invenção são adaptadas em particular à natureza da composição com base plástica. Será especialmente garantido que uma temperatura desta composição na saída da matriz é adaptada de modo a ser capaz de soldar as células, para expandir a composição onde apropriado, etc., na ausência da deformação devido a gravidade. Também é garantido que a pressão alternada e valores de vácuo, e também a duração de ciclos, são adaptados de modo a otimizar esta soldagem. Na prática, uma pressão maior do que ou igual a 0,5 bar relativa, ou ainda maior do que ou igual a 1,5 bar, é preferivelmente usada. Esta pressão é geralmente menos do que ou igual a 6 bar, ainda menos do que ou igual a 4 bar ou ainda mais de modo que menos do que ou igual a 2 bar. Como respeito à vácuo, este é geralmente maior do que ou igual a 100 mmHg absoluto, ou ainda maior do que ou igual a 400 mmHg. Finalmente, a duração dos ciclos (alterações de pressão/vácuo) é geralmente maior do que ou igual a 0,3 s, ainda maior do que ou igual a 0,4 s, e preferivelmente maior do que ou igual a 0,5 s. Esta duração é preferivelmente menos do que ou igual a 3 s, ainda menos do que ou igual a 2 se ainda mais de modo que menos do que ou igual ais.

A implementação do processo de acordo com a invenção pode vantajosamente compreender, após realizar a etapa (b) e antes de realizar a etapa (c), uma etapa opcional (b2) durante a qual estrutura celular obtida na etapa (b) é conduzida a uma temperatura (Ti) tal que Tg < Ti < Tg + 40° C, Tg sendo a temperatura de transição vítrea do polímero termoplástico (P) se este for amorfo ou conduzido a uma temperatura (T2) tal que Tm > T2 > Tm - 50° C, Tm sendo um ponto de fusão do polímero termoplástico (P) (medido de acordo com o ASTM D 3417 padrão) se é semi-cristalino.

A Etapa (b2) pode ser realizada sob condições dinâmicas ouestáticas, que é dita que pode ser realizada na estrutura celular que é imobilizada após esta extrusão (e esta formação) ou na estrutura celular que é mantida em movimento após esta extrusão e esta formação. Etapa (b2) pode ser realizada pelo uso de qualquer meio conhecido para aquecimento de um plástico: é possível usar, por exemplo, um forno elétrico, um forno tendo um combustível líquido ou sólido, e é possível aquecer o plástico pela irradiação, pela radiação infra-vermelho, etc.

No caso de um polímero amorfo termoplástico (P), é preferido que Ti seja entre (Tg + 10° C) e (Tg + 35° C). Se T1 também é pequeno (tipicamente, menos do que o Tg do polímero), o polímero também é viscoso e se Ti também é alto, o polímero é também fluído a ser capaz de ser corretamente usado pelo processo de acordo com a invenção. No caso de um processo contínuo (etapa (b2) realizada brevemente após a etapa (b)), esta variante da invenção geralmente significa re-aquecimento da estrutura após esta extrusão (etapa (b)).

No caso de um polímero termoplástico semi-cristalino (P), é preferido que T2 seja entre (Tm - 10° C) e (Tm - 40° C). Se T2 também é alto, o comportamento da fusão do polímero não permite ser corretamente convertido na estrutura celular final de acordo com o processo da invenção. Tipicamente, este método terá a temperatura de cristalização do polímero. No caso de um processo contínuo, esta variante da invenção pode ser realizada sem o re-aquecimento da estrutura após esta extrusão.

O processo de acordo com a invenção compreende uma etapa (c) durante a qual a estrutura celular, preferivelmente condicionada termicamente de acordo com a etapa opcional (b2), é transversalmente tirada, que é dita tirada perpendicular à direção de extrusão. Será entendido que o processo de acordo com a invenção não é limitada à realização sucessiva, na ordem do estado, da etapa opcional (b2) (quando é realizada) e etapa (c); estas etapas podem ser realizadas, pelo menos parcialmente, simultânea, sem serfora do escopo da invenção. Do escopo da invenção também estende-se ao processo em que a estrutura celular fabricada continuamente de acordo com as etapas sucessivas (a) e (b) são primeiro estocadas ou armazenadas a fim de então submetê-la, sucessivamente ou, pelo menos parcialmente, simultânea, à etapa opcional (b2) e etapa (c). Finalmente, do escopo da invenção também estende-se ao processo em que durante a etapa (c), sucessivamente ou simultaneamente, um estiramento transverso (perpendicular à direção de extrusão) e um estiramento longitudinal (paralela à direção de extrusão) são realizadas.

Qualquer forma prática de realização é usada para etapa (c), a razão tirada transversa pelo qual a estrutura celular é submetida durante a etapa (c), expressada pela razão da extensão do trabalho final de uma estrutura celular após estiramento por esta extensão inicial, é pelo menos 1,2/1, preferivelmente 1,5/1, particularmente 2/1, ainda 2,5/1. O estiramento pode ser realizado por qualquer técnica conhecida. E possível, por exemplo, o uso das linhas de estiramento vendidos pela Bruckner Maschinenebau GmbH, em que o estiramento transversal e o estiramento longitudinal de uma estrutura celular pode ser realizada simultânea ou sucessivamente. As linhas de estiramento são geralmente compostas de um sistema de cadeias em que mandíbulas são colocadas apertando a estrutura celular por intermédio dessas duas extremidades secundárias e que movem-se separada durante o melhoramento da dita estrutura celular, mais cedo esta estrutura celular tem reagido a série de temperatura na etapa (b2) - quando a última etapa é realizada - esta temperatura possivelmente sendo reagida, como já tem sido dita, antes ou durante a etapa (c). O termo "extensão do trabalho após o estiramento" é entendido significar a extensão vendável sem as mandíbulas de estiramento.

As condições da prática de estiramento, transversa e opcionalmente longitudinal, mostradas durante a etapa (c), sãopreferivelmente escolhidas de modo que a razão do módulo de dobra claro medido em uma estrutura celular final (teste de dobra do ponto três de acordo com o ISO 1209-2 padrão), paralela à direção de extrusão (direção longitudinal) e perpendicular à direção de extrusão (direção transversa) é menos do que 10, preferivelmente menos do que 5, mais particularmente menos do que 2. Esta razão ainda pode, no caso das estruturas celulares com base em certos polímeros semi-cristalinos termoplásticos (P), tal como PP por exemplo, ser menos do que um. Alguns testes de rotina são suficientes para uma pessoa habilitada na técnica para determinar estas condições práticas de estiramento dependendo da razão desejada do módulo evidente.

Após o estiramento da etapa (c), a espessura da estrutura celular pode ser nivelada (que é dita que a altura das células constituintes podem ser feitas uniformes) usando qualquer dispositivo adequado, tal como cilindros aquecidos por exemplo. A estrutura celular obtida pode ser esfriada por ar ambiente, pelo sopro com um jato de ar frio, pela pulverização com uma névoa de água, etc. Um jato de ar frio dá bons resultados. Após o esfriamento, as extremidades que foram possivelmente presas pelas mandíbulas da linha de estiramento podem ser cortadas e recicladas.

A estrutura celular obtida pode ser então absorvida por uma unidade de retirada. A velocidade de extração e a taxa de extrusão serão otimizadas, especialmente de acordo com o tamanho e espessura das células, e também à forma desejada.

Em partida as unidades de retirada, a estrutura celular final pode ser facilmente soprada em um carretei. Alternativamente, pode ser submetido a um tratamento de superfície (um tratamento corona, por exemplo), de modo a melhorar as propriedades de adesão destes em particular, e a ser revestida com um parte superior não tecida ou com um revestimento da parte inferior. No final destas operações opcionais, o painel final é cortado tanto longitudinalmente quanto na largura em folhas dasdimensões desejadas e armazenada.

O fragmento de produção pode ser retirado antes das operações finais, ou subseqüente, e reciclado na produção.

A forma das células da estrutura formada pelo processo da invenção é mais freqüentemente aproximado poligonal, preferivelmente aproximadamente hexagonal, as laterais do polígono formado sendo não isométrico, que é dito aos comprimentos das laterais são desiguais.

Estas células hexagonal geralmente mais freqüente tem uma razão de seu comprimento L (na direção de extrusão) a sua largura 1 (no plano de extrusão mas junto com uma direção perpendicular ao que da extrusão) de menos do que 2,5, preferivelmente de menos do que 1,5, ainda igual a 1,

O comprimento L das células é geralmente maior do que ou igual a 10 mm, ainda maior do que ou igual a 15 mm, mas geralmente menos do que ou igual a 30 mm.

Com respeito a espessura das paredes das células, esta são condicionadas por uma espessura das paredes da base da estrutura celular e as taxas de estiramento impostas durante o estiramento transversa e opcionalmente longitudinal. Na prática, é geralmente maior do que ou igual a 100 μM, ainda maior do que ou igual a 200 ou a 250 μM. Vantajosamente, não excede entretanto 1 mm, ainda 0,8 e preferivelmente 0,6 mm, a fim de não curvar a estrutura sob peso da estrutura. O limite inferior em fato depende da forma de realização da matriz permitindo que a base da estrutura celular seja produzida e nas taxas de estiramento usadas.

Uma das vantagens do processo de acordo com a invenção depende do fato que, todas as condições de estiramento, a espessura das paredes da estrutura celular estirada não é menos do que 90 % da espessura das paredes da base da estrutura celular, preferivelmente não é menos do que 95 % desta espessura.Seguindo deste precedente que a presente invenção fará o possível para obter estruturas celulares cujo o comprimento pode ser variado durante uma medição muito ampla, e esta sendo de modo como uma faixa ampla de composições à base de plástico e tendo composições adaptadas.

As estruturas celulares obtidas pelo processo de acordo com a invenção são vantajosamente usadas na indústria da construção (pisos, forro de teto de peso leve, partições, portas, caixas de concreto, etc.), em mobílias, em embalagens (proteção lateral, embalagem de objetos, etc.), em veículos motores (prateleira em partes, forro de portas, etc.), etc. estas estruturas são particularmente adequadas para mobílias e para a construção, por exemplo para a construção de prateleiras permanentes (habitações) ou prateleiras temporárias (tendas rígidas ou abrigos humanitários, por exemplo). Estes também são adequados como constituintes de pisos de salão de esportes.

Estes podem ser usados neste tal como, ou como painéis impressos, em que estes são colocados entre duas folhas denominadas revestimentos. A última variante é vantajosa, e neste caso é possível fabricar o dito painel impresso pela soldagem, ligação, etc., ou qualquer outro método de reunião de revestimentos e de núcleo (usado frio ou quente, ajustado após a extrusão) que é adequado para plásticos. Uma maneira vantajosa de fabricar o dito painel impresso consiste em soldar os revestimentos ao núcleo celular. Qualquer processo de soldagem pode ser adequado para este propósito, os processos usando radiação eletromagnética dão bons resultados no caso do estruturas/ revestimentos que são pelo menos parcialmente transparente à radiação eletromagnética.

Um tal processo é descrito no Pedido FR 03/08843, o conteúdo de que é incorporado por este propósito por referência no presente pedido.

A presente invenção é ilustrada em uma maneira não limitante pelos seguintes exemplos:

Exemplo IR (exemplo comparativo, não de acordo com a invenção)A estrutura celular 25 cm no plano de extrusão e 10 mm na altura foi extrusada sob as condições e usando o dispositivo que são descritos abaixo:

• Extrusora SCAMEX 45 fornecida com cinco zonas de aquecimento separadas (Z1 a Z5) e equipada com 260 mm no plano da matriz da folha de extrusão, equipada com facas de aço inoxidável, a face dianteira de que foi revestida com um material isolante de poliimida, com unidades de classificação de aço inoxidável 18 mm em comprimento, com um gerador de ar comprimido e com uma bomba de vácuo. A distância entre as facas foi de 0,3 mm.

• Perfil da temperatura na extrusora:

Z1: 130° C

Z2: 180° C

Z3:190°C

Z4: 190° C

Z5: 192° C

• Composição: base em PVC, soldado pela Solvin sob o nome de BENVIC® IR047;

• Temperatura do material na entrada da matriz: 190° C;

· Temperaturas da matriz que compreende 4 zonas:faces laterais: 192° C zona central: 182° C; e bordas: 192° C;

• Pressão da extrusão: 134 bar;

· Velocidade do parafuso: 40 rpm;

• Pressão do ar comprimido: 1,2 bar absoluto;

• Vácuo: 700 mmHg;

• Duração da pressão/ciclos de vácuo: 1,25 s/1,25 s; e

• Velocidade de extração longitudinal: 1 m/minuto.A estrutura celular foi obtida tendo as seguintes propriedades:

• Massa específica: 0,185 kg/dm ;

• Comprimento das células: 21 mm; e

• Largura das células: 8 mm.

Um teste de dobra do ponto três de acordo com o ISO 1209-2 padrão foi realizado nesta estrutura, paralela à direção de extrusão e perpendicular à direção de extrusão. O módulo flexural aparente medido onde:

paralela à direção de extrusão (direção longitudinal): 2,6 MPa; e

perpendicular à direção de extrusão (direção transversa):135,6 MPa.

Foi portanto visto que o módulo flexural da estrutura celular foi substancialmente mais alto na direção transversa do que na direção longitudinal, evitando ser soprada em um carretei, como então é desejado para dobrar-se longitudinalmente, estes deformam-se transversalmente. Exemplo 2 (de acordo com a invenção)

A estrutura celular formada na saída do dispositivo descrito no Exemplo 1 foi estirado transversalmente em uma máquina de estiramento KARO sob as seguintes condições:

• Temperatura do forno: 110° C;

• Temperatura do material: 107° C;

• Tempo de condicionamento: 8 minutos; e

• Taxa de estiramento: 100 %.

O produto obtido tem as seguintes características:

• Massa específica: 0,098 kg/dm ;

• Comprimento das células: 21 mm; e

• Largura das células: 16 mm.

Um teste de dobra do ponto três (ISO 1209-2 padrão),realizado nesta estrutura paralela e perpendicular à direção de extrusão dão os seguintes resultados:módulo flexural medido paralelo à direção de extrusão: 12

MPa; e

módulo flexural medido perpendicular à direção de extrusão: 8,7 MPa.

Foi portanto visto que o processo de acordo com a invenção feito é possível para obter uma estrutura celular mais leve, do que as dimensões das células constituintes onde mais isométrico e de que o módulo flexural na direção longitudinal e na direção transversa onde da mesma ordem do tamanho, permitindo seu sopro no carretei. Exemplo 3R (exemplo comparativo, não de acordo com a invenção)

A estrutura celular 25 cm no plano de extrusão e 5 mm na altura foi extrusada sob as condições gerais e com o dispositivo descrito no Exemplo IR, mas sob as condições particulares abaixo:

• Pressão da extrusão: 142 bar;

• Pressão do ar comprimido: 1,4 bar absoluto;

• Duração da pressão/ciclos de vácuo: 0,7 s/0,7 s; e

• Velocidade de extração longitudinal: 1,8 m/minuto.

A estrutura celular tendo as seguintes propriedades foi obtida:

• Massa específica: 0,193 kg/dm3;

• Comprimento das células: 22 mm; e

• Largura das células: 8 mm.

Um teste de dobra do ponto três (ISO 1209-2 padrão), realizado nesta estrutura paralela e perpendicular à direção de extrusão dão os seguintes resultados:

módulo flexural medido paralelo à direção de extrusão:

1,3 MPa; e

módulo flexural medido perpendicular à direção deextrusão: 181,5 MPa.

Foi portanto notificado mais uma vez que o módulo flexural da estrutura celular foi substancialmente mais alto na direção transversa do que na direção longitudinal.

Exemplo 4 (de acordo com a invenção)

A estrutura celular formada na saída do dispositivo descrito no Exemplo 3R foi transversalmente estirado em uma máquina de estiramento KARO sob os estados das condições no Exemplo 2,

O produto obtido tem as seguintes características:

• Massa específica: 0,108 kg/dm3;

• Comprimento das células: 22 mm; e

• Largura das células: 14 mm.

módulo flexural medido paralelo à direção de extrusão: 26,8 MPa; e

módulo flexural medido perpendicular à direção de extrusão: 22,5 MPa.

As vantagens obtidas pelo processo de acordo com a invenção foram mais uma vez visto: estrutura celular mais alta, mais dimensões isométricas das células constituintes, o módulo flexural na direção longitudinal e na direção transversa da mesma ordem de tamanho. Exemplo 5R (exemplo comparativo, não de acordo com a invenção)

A estrutura celular 25 cm no plano de extrusão e 10 mm na altura foi extrusada sob as condições gerais e com o dispositivo descrito no Exemplo IR, mas sob as condições particulares abaixo:

• Perfil da temperatura na extrusora: Zl: 130° CΖ2: 180° C Ζ3: 190° C Ζ4: 190° C Ζ5: 192° C

• Composição: base em PP, soldado pela Innovene sob o nomede 201 GB 02;

• Temperatura do material na entrada da matriz: 180° C;

• Temperatura da matriz que compreende 4 zonas: Faces laterais: 180° C;Zona central: 180° C; e bordas: 180° C;

• Pressão da extrusão: 95 bar;

• Pressão do ar comprimido: 1 bar absoluto;

• Vácuo: 800 mmHg;

• Duração da pressão/ciclos de vácuo: 1,9 s/1,9 s; e

• Velocidade de extração longitudinal: 0,5 m/minuto.

A estrutura celular tendo as seguintes propriedades foi obtida:

• Massa específica: 0,108 kg/dm3;

• Comprimento das células: 20 mm; e

• Largura das células: 8 mm.

módulo flexural medido paralelo à direção de extrusão: 0,2MPa; e

módulo flexural medido perpendicular à direção de extrusão: 40,3 MPa.

Exemplo 6 (de acordo com a invenção)

A estrutura celular formada na saída do dispositivo descrito noExemplo 5 foi transversalmente estirado em uma máquina de estiramento KARO sob as seguintes condições:

• Temperatura do forno: 130° C;

• Temperatura do material: 127° C;

• Tempo de condicionamento: 8 minutos; e

• Taxa de estiramento: 100 %.

O produto obtido tem as seguintes características:

• Massa específica: 0,060 kg/dm ;

• Comprimento das células: 17 mm; e

• Largura das células: 17 mm.

módulo flexural medido paralelo à direção de extrusão: 1,4 MPa; e

módulo flexural medido perpendicular à direção de extrusão: 2,6 MPa.

Uma vez novamente, este exemplo ilustra as vantagens obtidas pelo processo de acordo com a invenção, este tempo no caso de um polímero semi-cristalino: a estrutura celular é mais leve, as dimensões das células são mais isométricas e o módulo flexural longitudinal e direção transversas são da mesma ordem do tamanho.

Claims

1. Processo para a fabricação de uma estrutura celular à base de plástico, caracterizado pelo fato de que compreende:uma etapa (a) durante a qual lamelas paralelas de uma composição com base em pelo menos um polímero termoplástico (P) escolhido de polímeros amorfos e semi-cristalinos são continuamente extrusados através de uma matriz contendo uma pluralidade de fendas paralelas;uma etapa (b) durante a qual, na saída da matriz e em alternações sucessivas, os espaços entre duas lamelas adjacentes são submetidas a uma injeção de um fluido (f) e a um vácuo, os dois lados de uma mesma lamela sendo, por um lado, submetido à ação do fluido (f) e por outro lado, à ação do vácuo e inversamente durante a seguinte alternância, a fim de produzir deformação da lamela e para soldar nestes pares com formação, em um plano aproximadamente paralelo à direção de extrusão, de uma estrutura celular cujas células constituintes estende-se perpendiculares à direção de extrusão;uma etapa (c) durante a qual a estrutura celular obtida na etapa (b) é estirada perpendicular à direção de extrusão.

2. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o fluido (f) é um líquido refrigerante para uma estrutura celular no processo de ser formado.

3. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o líquido refrigerante é água.

4. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido (f) é um gás.

5. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende, além disso, uma etapa (b2) durante a qual a estrutura celular obtida na etapa (b) é conduzida a uma temperatura (T1) tal que Tg < T1 < Tg + 40° C, Tg sendo a temperatura de transição vítrea do polímero termoplástico (P) se este for amorfo ou conduzido a uma temperatura (T2) tal que Tm > T2 > Tm - 50° C, Tm sendo um ponto de fusão do polímero termoplástico (P) se este for semi-cristalino.

6. Processo para a fabricação de uma estrutura celular deacordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que opolímero termoplástico (P) é amorfo e em que a temperatura (Ti) é tal que Tg+ ío^^T^Tg + ss0 C.

7. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico (P) é semi-cristalino e em que a temperatura (T2) é tal que Tm- 10°C<T2<Tm-40° C.

8. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que durante a etapa (d) o estiramento é realizado em paralelo à direção de extrusão, sucessivamente ou simultânea ao estiramento perpendicular à direção de extrusão.

9. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a taxa de estiramento perpendicular à direção de extrusão pela qual a estrutura celular é submetida durante a etapa (c), expressada pela razão da largura do trabalho final da estrutura celular após o estiramento para sua largura inicial, ser pelo menos igual a 1,2/1.

10. Processo para a fabricação de uma estrutura celular de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelofato de que as condições de estiramento aplicadas durante a etapa (c) são escolhidas de modo que a razão do módulo flexural aparente medida na estrutura celular final, paralela à direção de extrusão (direção longitudinal) e perpendicular à direção de extrusão (direção transversa), é menor do que 10.