CN114502342A - 用于生产硬质泡沫膜的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于从由热塑性的、挤出的、特别是部分结晶的和/或闭孔的塑料硬质泡沫材料，特别是PET制成的泡沫块(3)生产特别是用作夹层复合元件中的芯层的硬质泡沫膜的方法，该硬质泡沫膜具有沿垂直于其表面延伸的厚度延伸增加的压缩强度。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的用于从由热塑性的、挤出的、特别是部分结晶的和/或闭孔的PET塑料硬质泡沫材料制成的泡沫块生产特别用作夹层复合元件中的芯层的硬质泡沫膜的方法，其中垂直于其表面延伸，即垂直于具有与其他侧面相比最大面积的平行的侧表面(因此在其厚度方向上)的压缩强度高于平行于其表面延伸的压缩强度，该方法包括以下步骤：提供泡沫块，该泡沫块的塑料硬质泡沫材料沿厚度延伸轴线的压缩强度比在垂直于该厚度延伸轴线延伸的表面延伸上的压缩强度更高(厚度延伸轴线优选为拉伸轴线或与拉伸轴线重合，泡沫块的塑料硬质泡沫材料沿该拉伸轴线具有拉伸的聚合物结构)；通过利用具有切割刃的刀沿垂直于厚度延伸轴线延伸的进给轴线切割泡沫块，使膜部分与泡沫块分离，以从泡沫块获得(分离)硬质泡沫膜，所述切割刃优选地垂直于进给轴线和垂直于厚度延伸轴线延伸，膜部分沿进给轴线在切割过程的持续时间期间变得更长；和通过膜部分的弹性弯曲，特别是围绕垂直于厚度延伸轴线和进给轴线延伸并且因此优选平行于切割刃的纵向延伸延伸的进给轴线，使被分离的膜部分从刀上提起(即，变形离开)，以减小切割过程期间作用在刀上的摩擦力。如上所述，硬质泡沫膜的特点是垂直于其表面延伸的压缩强度高于平行于其表面延伸的压缩强度——假设在垂直于表面延伸的挤出方向上拉伸的聚合物结构为压缩强度增加的原因。
为了以下描述的目的，除非另有说明，假设塑料硬质泡沫材料是PET塑料硬质泡沫材料。
此外，本发明涉及根据权利要求1的硬质泡沫膜，其优选借助于根据本发明的方法生产，该膜由热塑性的、挤出的、特别是部分结晶的和/或闭孔的塑料硬质泡沫材料制成，该材料具有垂直于硬质泡沫膜表面延伸并因此在其厚度延伸方向上拉伸的聚合物结构，具有至少一个表面侧(优选地两个平行的这种表面侧)的硬质泡沫膜通过刀切割工艺(特别是无热元件切割工艺，例如热线切割工艺)获得，并且垂直于表面延伸，即在厚度延伸轴线方向上测量的最小厚度延伸为0.5mm、优选3mm、更优选4mm、特别优选5mm，和/或小于10cm、优选小于5cm、更优选小于1cm、特别优选1mm至5mm。
此外，本发明涉及根据权利要求14的包含这种硬质泡沫膜的夹层复合元件以及根据权利要求13的前序部分的硬质泡沫切割装置。
背景技术
PET硬质泡沫膜是已知的，其直接以预期的厚度延伸挤出，并具有聚合物结构，该聚合物结构在挤出方向上被拉伸，因此垂直于厚度延伸，即沿表面延伸拉伸。垂直于表面延伸的低压缩强度是不利的，这使得这种膜不太适合作为夹层复合元件中的芯层。这种PET硬质泡沫膜尤其用于形成容器(特别是具有用于容纳食品的托盘形式)的热成型过程中。
此外，已知软质泡沫通常可以在所有方向上毫无问题地剥离，而不管机械性能的任何各向异性如何。
此外，对于结构应用，特别是用作夹层复合元件中的芯层，具有聚合物结构的硬质泡沫膜已广为人知，该聚合物结构在其厚度延伸方向上，即垂直于其表面延伸方向上被拉伸，用于接受垂直于其表面延伸的相对较高的压缩负荷。由于相关的高材料损失，这种硬质泡沫膜不是通过锯切而是通过借助于刀从泡沫块切割获得的，所述泡沫块可例如如EP 1536 944B2中所述生产。为此，首先通过挤压获得硬质泡沫板，该硬质泡沫板被分成几个主体部分，然后这些主体部分在它们的表面侧相互连接。如果现在以这种方式获得的泡沫块被垂直于连接表面的表面延伸进行切片，则切片具有由于挤出过程而垂直于它们的表面延伸拉伸的预期的聚合物结构。
当使用刀生产上述切片或硬质泡沫膜时，问题在于，如果不采取进一步措施，各个被分离的膜部分将滑过刀的临近切割刃的部分，并以这种方式将刀夹住。由此产生的摩擦力会在切割过程期间导致问题——特别是切割过程可能会停止，或者摩擦力可能会阻止如切割过程必要的刀垂直于进给轴线和垂直于厚度延伸轴线移位或移动。另外，刀的加热会太高，这是要避免的，以防止塑料泡沫材料熔化并因此密封硬质泡沫膜的切割表面。为了避免这种摩擦问题，已经借助于刀与剩余的泡沫块分离的相应的膜部分被弯曲离开刀，即从切割刃后面的刀上提起。这种弯曲过程是可逆的，即有弹性的。然而，在实践中，硬质泡沫膜的弯曲只能达到大约1mm的非常有限的厚度延伸。该方法不适用于较厚的硬质泡沫膜——硬质泡沫膜破裂；由于这个原因，目前还不可能生产出具有借助于刀切割过程垂直于其表面延伸拉伸的聚合物结构的较厚的硬质泡沫膜。然而，特别是对于工业应用，对于这种硬质泡沫膜，特别是具有至少0.5mm或更大的厚度延伸的硬质泡沫膜的需求将会很高。
US10065332B2涉及一种用于分裂泡沫体的装置，借助于由导向板引导或围绕的带刀使层与泡沫体分离并转移到排放装置或移除装置上。
WO2016078902A1涉及一种用于平面分割PE、PP、PVC、PMMA或P(M)I硬质泡沫以获得膜或薄片的方法，该硬质泡沫首先被柔化然后用刀切割，通过将硬质泡沫储存在水中和/或将其加热或调节到最低15℃和最高低于硬质泡沫的发泡温度1℃的温度来实现切割前硬质泡沫的柔化。本公开不包括任何关于PET塑料硬质泡沫材料也可以借助于该方法加工的指示。此外，这种硬质泡沫材料的发泡温度通常显著高于熔融温度或玻璃化转变温度。
EP1536944B2涉及一种用于夹层复合元件的芯层的平面结构元件。DE102008046878B3公开了一种具有PET泡沫芯层的复合材料。DE102011084987A1公开了一种具有旋转带刀的切割机。
发明内容
因此，从上述现有技术开始，本发明的目的是提出一种方法和装置，借助于该方法和装置，基本上任何厚度的硬质泡沫膜都可以通过刀而从泡沫块分离，其中所得的硬质泡沫膜平行于其厚度延伸，即垂直于其表面延伸的压缩强度将高于平行于表面延伸的压缩强度。此外，该目的是指出这种硬质泡沫膜和用其生产的夹层复合元件。
关于该方法，所述目的通过权利要求1的特征来实现；即，在总的方法中，通过将塑料硬质泡沫材料，特别是泡沫块和/或被分离的膜部分至少部分地加热到高于40℃和低于塑料硬质泡沫材料的熔化温度的加工温度来实现该目的，使得塑料硬质泡沫材料(通过加热)变得可弹性弯曲以至于被分离的膜部分在通过刀的切割刃后能(可逆或弹性变形地)从刀上提起。聚合物分子拉伸轴线优选平行于具有最小延伸的硬质泡沫膜尺寸，即在厚度延伸方向上延伸。被分离的膜部分的压缩强度在厚度延伸方向上最高，即高于在垂直于其延伸的表面延伸方向上的压缩强度。
关于该装置，该目的通过权利要求16的特征来实现；即，在一般的硬质泡沫膜切割装置中，通过设置加热装置来实现该目的，该加热装置被配置为至少部分地将塑料硬质泡沫材料，特别是泡沫块和/或被分离的膜部分加热到高于40℃且低于塑料硬质泡沫材料的熔化温度的加工温度，使得塑料硬质泡沫材料变得可弹性弯曲以至于被分离的膜部分在通过刀的切割刃后能通过弹性弯曲从刀上提起。
关于硬质泡沫膜，该目的通过权利要求13的特征来实现，而关于夹层复合元件，该目的通过权利要求14的特征来实现。
在从属权利要求中描述了有利的实施方案。在说明书、权利要求和/或附图中公开的至少两个特征的所有组合构成本发明范围的一部分。
为了避免重复，公开的与方法相关的特征也被视为与装置相关，因此也可要求保护。以同样的方式，公开的与装置相关的特征也被视为与方法相关，因此也可以要求保护。
本发明基于通过将热能供应到高于室温的加工温度而在通用的硬质泡沫膜生产方法或通用的硬质泡沫膜切割装置中生产或确保塑料硬质泡沫材料，特别是泡沫块和/或已经被分离的膜部分的弹性(可逆)变形，即弯曲性的思想。选择加工温度或者相应的加热装置被配置为将塑料硬质泡沫材料加热到这样的加工温度，即所述温度高于40℃并且低于塑料硬质泡沫的熔化温度，使得塑料硬质泡沫材料变得如此可弹性弯曲(与22℃的室温相比)以至于被分离的膜部分可以在通过刀的切割刃后通过弹性弯曲从刀上提起，特别是围绕垂直于进给轴线和厚度延伸轴线延伸的弯曲轴线。换言之，根据本发明，在其中泡沫块和刀在进给轴线上(优选垂直于刀的切割刃的纵向延伸方向延伸)上相对于彼此移动的刀塑料硬质泡沫材料切割过程中，塑料硬质泡沫材料被加热(到合适的加工温度)，使得被分离的膜部分，特别是即使在厚度延伸至少为0.5毫米的情况下(垂直于膜部分的表面延伸测量)，变得如此弹性地可弯曲，以至于被分离的膜部分可以在通过切割刃之后被提升或弯曲离开特别是平面的刀，从而防止或至少减少刀上的摩擦效应。在厚膜的情况下，特别是具有2mm或3mm或更大厚度的那些，仅通过加热到加工温度的加热步骤来产生或确保所需的弹性弯曲性。将塑料硬质泡沫材料加热到(提高的)加工温度不仅有利于获得的弯曲性。另外，通过热能的引入降低了材料的硬度，使得刀可以更好或更容易地/以较小的阻力切割进入硬质泡沫塑料材料，并且切割压力降低。毕竟，如果切割压力过高，刀会试图逃避压力并上下移动，受限于可能的刀夹紧，这会导致“冲击”到材料中。这可以通过加热避免。此外，避免了刀被明显过高的切割压力(刀压力)损坏的风险。在根据本发明的方法中使用的泡沫块的特征在于，它在厚度延伸轴线的方向上比垂直于厚度延伸轴线的方向，即比沿进给轴线和比沿所使用的刀的切割刃的纵向延伸方向，即比沿刀移动轴线的方向，具有更大的压缩强度。优选地，沿厚度延伸轴线增加的压缩强度是通过沿厚度延伸轴线拉伸泡沫块的硬质泡沫材料的聚合物结构获得或产生的，该厚度延伸轴线然后与拉伸轴线重合。
正如下面将要解释的，关于加热步骤的具体实现，不同的选择是可用的。例如，可以想象，在相应的环境中，特别是在烘箱中，在进行切割过程之前和/或期间，泡沫块被加热，特别是以其整体被加热，直到达到加工温度，这允许可逆地弯曲被分离的膜部分远离刀，特别是在至少0.5mm、优选至少3mm、特别优选至少4mm、更优选至少5mm和/或小于10cm、优选小于5cm、更优选小于1cm的更大厚度延伸的情况下。作为在烘箱中分批加热泡沫块的替代方案，可以加热泡沫块，特别是通过热辐射部分加热，特别是借助于IR辐射器或红外加热装置，优选沿进给轴线在泡沫块的前面和/或后面和/或与刀的切割刃的接触区域中。这种方法的优点是泡沫块不必完全加热，而基本上只在表面加热到与待分离的硬质泡沫膜的厚度延伸相对应的深度。
因此，该方法的一个有利实施方案规定，借助于红外加热装置进行加热，红外加热装置以这样的方式适配于PET塑料硬质泡沫材料，使得红外辐射的穿透深度至少等于待分离的膜部分或待分离的硬质泡沫膜的厚度或厚度延伸。对于PET塑料硬泡材料，红外加热装置的适当选择具有以下效果：相应的表层通过与泡沫块的一次(初级)热传递，即不是通过热对流，被快速加热或升温，即在红外辐射照射后直接加热或升温，或至少比热对流更快，所述层的厚度或厚度延伸至少与待分离的硬泡膜或待分离的膜部分的层厚、厚度或厚度延伸相对应。这确保了即使在泡沫块的重复部分加热的情况下，在相应的切割过程之前的每种情况下，在泡沫块的表面区域中提供短时间的加热，同时加热到厚度延伸的足够深度。对于多种PET塑料硬质泡沫材料，在本文中已证明有利的是红外加热装置具有0.7μm至2μm波长的短波比例，其提供至少20％的辐射功率，并且红外加热装置还具有长波比例，其具有大于4μm的波长并且就其本身而言不提供或占大于辐射功率的35％。这样的红外辐射器或红外加热装置可以具有这样的效果，即红外辐射的穿透深度至少对应于待分离的硬质泡沫膜或待分离的膜部分的在上述优选的厚度延伸范围内，特别优选地在待分离的硬质泡沫膜的高达10mm的厚度延伸范围内的厚度延伸。
此外，该方法的另一个特别优选的实施方案可以规定，优选地以非接触方式，在进给轴线上设置在切割刃前面和在设置用于加热的加热装置，特别是红外加热装置的位置前面的位置处测量泡沫块的表面温度，测得的表面温度用作用于控制加热装置，特别是红外加热装置的辐射功率的输入变量。所述实施方案基于这样的知识，即过多的热输入到泡沫块中会对待分离的膜部分或待分离的硬质泡沫膜产生不利影响。特别是，太多的热输入会导致被分离的膜部分出现意外的波纹；根据目前的知识状况，所述波纹一方面与材料的相应热膨胀相关，另一方面与装置内有限的膨胀可能性相关。因此，热能的受控辐照，特别是红外辐射的受控辐照，确保了一方面泡沫块的表面和泡沫块的位于表面下方的区域具有升高的温度，这允许有利地提升被分离的膜或被分离的膜部分，但同时热量或热输入不超过导致被分离的膜部分质量降低的上限。
更优选地，可以借助于用于非接触式温度测量的温度传感器来确定表面温度。为此，例如可以使用高温计。更优选地，在泡沫的进给方向上选择表面温度的测量位置或测量点与加热装置，特别是红外加热装置之间的距离和所选的进给速率，使得经由用于影响加热装置、特别是红外加热装置的辐射功率的相应控制变量的产生来检测表面温度之间的时间，以与进给速率相关的方式并考虑沉降时间或加热装置的加热部分上变化的辐射功率的设置时间进行选择，从而当泡沫块的表面的相应区域或相应部分进入由加热装置，特别是红外线加热装置产生的热辐射区域时，适合于被测量的表面温度的辐射功率作用在泡沫块的表面上。这确保了适合的辐射功率在每种情况下都与被测量的表面或表面温度相匹配。因此，如果进给速率改变，则可以改变表面温度的测量点，或者如果可能的话，用于设置加热装置的辐射功率的控制变量可以延迟提供或延迟传递给加热装置。
因此，在装置方面，除了相应的温度传感器之外，还可以有利地提供用于根据至少一个控制变量、特别是根据泡沫块的测量表面温度来控制加热装置、特别是红外加热装置的辐射功率的控制单元，在进给轴线方向上在切割刃前面的位置和加热装置、特别是红外线加热装置的位置前面的位置处确定或测量泡沫块的表面温度。
此外，该方法和该装置的另一个特别优选的实施方案可以规定，另一个温度传感器在相对于进给方向的加热装置、特别是红外加热装置下游的位置处测量泡沫块的表面温度，使用和记录的测量温度(如果适用)仅作为对输入到泡沫块的热足够强但不太大的验证。然而，可替代地，经由另一个温度探头或另一个温度传感器在加热装置之后，特别是在红外加热装置之后，相对于进给轴线和进给方向优选地以非接触方式测量的泡沫块的表面温度也可以用作另一个用于控制加热装置的辐射功率的控制变量，并且可以为此目的供应或提供给相应的控制单元。
与已知的热元件切割过程，尤其是热线切割过程相比，刀优选为没有电流流过和/或未被主动加热的刀——唯一的温度升高优选地起因于切割过程期间的机械摩擦效应和/或环境温度。
切割过程优选地以这样的方式被执行：使得不仅刀和泡沫块沿着进给轴线，即特别是垂直于泡沫块内的切割刃的纵向延伸，相对于彼此移动或移位，而且另外实现了泡沫块和刀之间垂直于进给轴线和垂直于厚度延伸轴线的相对运动，例如如果刀被实现为在旋转方向上旋转的刀，特别是带刀，则以刀和/或泡沫块沿上述刀移动轴线的来回移动的形式或通过在旋转方向上驱动刀来实现。后一种选择是优选的，因为在这种情况下设计为旋转刀的刀在切割接触泡沫块之后在新接触旋转部分之前有足够的时间冷却。优选地，刀的切割区域或切割刃区域的温度在切割过程期间不超过塑料硬质泡沫材料的熔化温度，以防止切割表面，即硬质泡沫膜的表面侧的密封或部分密封。
为了以特别方便和平滑的方式切割(硬质)泡沫块，已证明有利的是，塑料硬质泡沫材料，特别是泡沫块和/或被分离的膜部分，被完全或部分加热到高于塑料硬质泡沫材料的玻璃化转变温度减20℃，优选减15℃，更优选减10℃，特别优选减5℃的加工温度，和特别优选到高于玻璃化转变温度的加工温度。在硬质泡沫添加剂的情况下，为了避免直接切割区域外的泡沫在已经低于硬质泡沫材料熔化温度的温度下塌陷或破坏，已证明有利的是加工温度选择为低于210℃，优选低于180℃，更优选低于150℃。
根据第一实施方案，刀的切割刃是直线，即没有锯齿。根据一个替代实施方案，刀也可以是锯齿状的——重要的是尽可能最小化或避免碎屑形成。
垂直于切割刃纵向延伸和垂直于切割刀深度(该切割刀深度相对于该切割刃纵向延伸垂直延伸)所测量的刀的材料厚度优选地选自范围为0.5mm至3mm并且特别优选地为1mm的值。有效切割刃长度优选地选择为长于0.5m并且特别优选地选自范围为0.9m至3m，优选地0.9m至2.5m，更优选地1m至2m，甚至更优选地1m至1.5m的值。在刀的进给方向上相对于泡沫块测量的并且垂直于材料厚度和垂直于切割刃长度延伸的刀深度优选地选自范围为30mm至150mm，特别优选地40mm至100mm的值。
弹性弯曲特别优选以这样一种(可逆的)方式进行，即除了塑料硬质泡沫材料与刀的切割刃的相互作用之外，如果适用的话，在切割过程期间，没有硬质泡沫膜的塑性尺寸变化，优选地没有塑性成形。换言之，通过弯曲步骤和/或加热步骤，硬质泡沫膜的尺寸既不沿着厚度延伸轴线改变，也不沿着进给轴线改变，也不沿着刀移动轴线改变。
切割过程中的切削角优选地选自范围为5°至30°，特别是8°至20°的值。
已证明特别有利的是泡沫块和/或塑料硬质泡沫材料和/或硬质泡沫膜的密度的值在40kg/m3至250kg/m3范围内。
在本发明的范围内，根据DIN 7726的硬质泡沫材料是塑料泡沫材料，其在10％的压缩下具有大于80kPa的压缩应力。塑料硬质泡沫材料特别优选的特征在于，如果在15℃和25℃之间的温度下将具有20cm×2.5cm×2.5cm边缘长度的长方体卷绕在直径为2.5cm的圆柱体上，即根据标准ASTM D 1566-82以每5秒一转/圈的恒定卷绕速度，则该长方体会破裂。
泡沫块特别优选地由多个挤出的主体段组成，主体段在它们的接触表面侧彼此连接，特别是焊接和/或粘合，结果在沿着主体段的聚合物结构的厚度延伸轴线观察硬质泡沫膜或泡沫块的表面侧时形成平行或交叉的加强筋。关于通过焊接形成泡沫块的一种选择，明确参考EP1536944B2，在这方面该专利被视为属于本公开内容——这里，主体段相互焊接使得具有加强效果的网状腹板结构由交叉焊缝产生。可替代地，特别是在实现具有小体积的泡沫块的情况下，可以连接主体段使得产生不交叉但仅彼此平行的加强腹板，即焊缝。如果实现了焊接过程，则焊缝，即加强腹板，具有很少的孔或没有孔，优选地不包含粘合剂材料。可替代地，可以想到通过将主体段彼此粘结来产生平行或交叉的加强腹板——原则上，焊接和粘合剂工艺的组合也是可以想到的，例如提供平行焊缝和垂直于平行焊缝延伸的平行粘合表面。也可以使用没有硬化腹板的泡沫块，其垂直于表面延伸的压缩强度高于平行于表面延伸的压缩强度。
本发明还涉及优选根据本发明的方法生产的硬质泡沫膜。硬质泡沫膜由热塑性的、挤出的、特别是部分结晶的和/或闭孔的塑料硬质泡沫材料制成，该材料具有相对于硬质泡沫膜表面延伸垂直拉伸的聚合物结构，硬质泡沫膜或垂直于厚度延伸方向延伸的至少一个表面侧，优选地两个表面侧(具有最大表面延伸的表面)通过刀切割过程获得，特别是以不发生表面侧的部分密封的方式获得或由于切割过程而已经发生的方式获得。根据本发明的硬质泡沫膜的最小厚度延伸为2mm，优选3mm，特别优选4mm，特别优选5mm和/或小于10cm，优选小于5cm，更优选小于1cm，特别优选在1mm至5mm的范围内。
特别优选地，具有最大表面延伸的表面侧具有彼此垂直延伸并且各自最小纵向延伸为50cm的侧边缘。优选地，界定表面侧的所有侧边缘的纵向延伸选择为范围在90cm至2.5m、特别是1m至2m、更优选1m至1.5m的值。当然，本发明不限于这样的实施方案。根据本发明的方法也可以应用于非常长的或无端的块，例如，尤其包括被分离的膜部分的后续卷绕。
此外，本发明还涉及一种夹层复合元件，其至少一个芯层由根据本发明的硬质泡沫膜制成，该硬质泡沫膜夹在设置在其表面侧并且固定到芯层的至少两个覆盖层之间。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从优选的示例性实施方案的以下描述和附图中变得显而易见。在附图中，
图1示出了根据本发明的构思设计的用于执行根据本发明的方法的硬质泡沫膜切割装置的部分图示，其中，为了清楚起见，未示出加热装置，
图2示出了根据图1的装置沿垂直于进给轴线Vb和垂直于厚度延伸轴线Vs延伸的刀移动轴线Mb的侧视图，
图3显示了图2的细节X的放大图示，
图4示出了根据图1的装置沿厚度延伸方向Vs的俯视图。
具体实施方式
在附图中，相同的元件和具有相同功能的元件用相同的附图标记表示。
图1至图4示出了根据本发明的构思设计的硬质泡沫膜切割装置1的不同视图和局部放大细节。硬质泡沫膜切割装置1包括在刀2和泡沫块3之间沿所示进给轴线Vb产生相对运动的相对运动装置；在所示的示例性实施方案中，泡沫块3仅由塑料硬质泡沫材料、特别是PET组成。塑料硬质泡沫材料是一种热塑性的、部分结晶的塑料材料，具有闭孔并通过挤出获得。在挤出过程中，塑料材料在挤出机中借助于推进剂气体受到高剪切力，并通过挤出机末端的喷嘴进行挤压——在喷嘴的下游，通过气体膨胀进行预期的发泡过程。通过挤出过程，更准确地说是通过喷嘴的挤压，获得在挤出方向上拉伸的聚合物结构。在所示的示例性实施方案中，泡沫块3由多个主体段4组成，这些主体段4在它们的整个表面上彼此焊接(或者可选地粘合)，例如交叉加强腹板5的加强结构具有沿厚度延伸轴线Vs的俯视图，将在下面解释，加强腹板5由通过焊接过程熔化的塑料组成，或者由粘合剂组成。作为所示的交叉加强腹板的加强结构的替代方案，也可以实现完全平行的加强腹板或例如如EP1536944B2的图3至图8所示的替代几何结构。例如，也有可能不实现加强腹板以生产具有小表面的硬质泡沫膜。
不管主体段或加强腹板的具体布置如何，泡沫块3或泡沫块的塑料硬质泡沫材料在任何情况下都具有沿垂直于进给轴线Vb和垂直于刀移动轴线Mb延伸的厚度延伸轴线Vs的拉伸聚合物结构。换言之，沿厚度延伸轴线Vs的压缩强度高于或大于与厚度延伸轴线Vs垂直的压缩强度。
在所示的示例性实施方案中，刀2被实现为带刀，其沿旋转方向U旋转并且在泡沫块3的区域中沿上述刀移动轴线Mb相对于泡沫块3移位。硬质泡沫膜在切割过程中以这种方式产生，其中由于泡沫块3和刀2沿进给轴线Vb的相对移动，在通过刀2的光滑切割刃7之后，相应的已经被分离的膜部分6沿进给轴线Vb变长。切割刃平行于刀移动轴线Mb并垂直于进给轴线Vb和厚度延伸轴线Vs延伸。
图2和图3的组合视图示出了被分离的膜部分6通过在刀2的切割刃7后面的区域中围绕弯曲轴线A的弹性弯曲而弯曲远离刀2。弯曲轴线A平行于刀移动轴线Mb延伸。弹性弯曲防止被分离的膜部分6与背对剩余的泡沫块6的刀面侧8的大规模接触。
为了首先允许被分离的膜部分6的这种弹性弯曲，塑料硬质泡沫材料借助于加热装置9(在本实施例中为红外辐射器的形式)加热到加工温度；在所述加工温度下，塑料硬质泡沫材料不会熔化，而是可以弹性变形以能够如图所示将被分离的膜部分6从刀2上提起。在本示例性实施方案中，加工温度为80℃。在所示的示例性实施方案中，设置有坡道形式的相应弯曲装置10，用于提升被分离的膜部分6并因此使被分离的膜部分6弯曲(参见图2)。
可以实现其他加热装置作为红外辐射器的替代物——相对厚的硬质泡沫膜，特别是平行于厚度延伸轴线Vs延伸的厚度延伸d大于2mm的硬质泡沫膜，该硬质泡沫膜的聚合物结构在厚度延伸方向d上被拉伸，该硬质泡沫膜只能通过将硬质泡沫材料加热到加工温度来生产。
图4示出了根据本发明的装置1的在进给轴线Vb上位于刀2的前面的一部分。图4的沿厚度延伸轴线的俯视图显示了加热装置9设置在泡沫块3上方，加热装置9被设计为红外加热装置。红外加热装置包括单独的加热装置11，它们被设置成与进料轴线Vb成一定角度，以确保在泡沫块3的整个宽度上均匀升温或加热泡沫块3。此外，图4示出加热装置9的宽度比泡沫块3的宽度更宽，这也有助于在泡沫块3的整个宽度上均匀加热泡沫块3。
在图4中，设置有第一温度传感器12和第二温度传感器13，至少第一温度传感器12经由数据连接连接到控制单元14；控制单元14又连接到加热装置9并且可以影响或控制加热装置9的控制器，特别是加热装置9的热输出或辐射功率的控制器。在图4的实施例中，除了第一温度传感器12与控制单元14的对应连接之外，还可以提供温度传感器13与控制单元14的另一连接，从而由温度传感器13测量的泡沫块3的表面温度也可以作为控制变量提供给控制单元14。
在图4的实施例中，温度传感器12和13被设计为高温计并且沿着厚度延伸轴线Vs垂直向下执行泡沫块3的表面温度的非接触式测量。然而，也可以提供温度传感器12和/或13的其他布置和测量方向。然而，有利地，温度传感器12沿进料轴线在加热装置9的前面设置或对齐，至少达到这样的程度：在将测量的表面温度传递到控制单元14所需的时间间隔期间，在泡沫块的部分15中测量的相应表面温度用于产生用于加热装置9的控制变量和用于将加热装置9调节到相应的新的或适应的辐射功率，在泡沫块的部分15中测量的相应表面温度对应于其中泡沫块刚刚覆盖了与测量位置15和加热装置9位置之间的距离相对应的距离的时间间隔。换言之，这意味着进给速率、表面温度的测量位置和系统的惯性以用于设定改变的辐射功率的方式相互适应，从而使辐射功率与测量的表面温度发生最佳适配。
加热装置9的热输出的受控辐射确保例如在膜部分的分离被引入到泡沫块之后，不会以膜部分的波浪形成的形式对膜部分产生负面影响的过量热能。加热装置，特别是红外加热装置，以这样的方式适配于PET材料或PET塑料硬质泡沫材料，使得红外线的穿透深度以及因此对PET材料的直接或一次加热至少等于待分离的膜或泡沫块的待分离的膜部分的厚度延伸或厚度。这确保了在待分离的膜部分的整个层厚度或厚度上充分但不过度加热，这一方面允许有利地提升被分离的膜部分，但同时防止过度加热并因此对生产的产品，即被分离的膜部分产生负面影响。
附图标记
1 硬质泡沫膜切割装置
2 刀
3 泡沫块
4 主体段
5 加强腹板
6 被分离的膜部分
7 切割刃
8 平刀侧
9 加热装置
10 弯曲装置
12 第一温度传感器
13 第二温度传感器
14 控制单元
15 部分/测量位置
Vs 厚度延伸轴线
Vb 进给轴线
Ms 刀移动轴线
A 弯曲轴线
d 厚度延伸
U 圆周方向
Claims (18)
1.一种用于从泡沫块(3)生产硬质泡沫膜的方法，所述泡沫块(3)由热塑性的挤出的、特别是部分结晶的和/或闭孔的PET塑料硬质泡沫材料制成，所述硬质泡沫膜特别是用作夹层复合材料元件中的芯层，其中垂直于所述硬质泡沫膜的表面延伸的压缩强度高于平行于所述表面延伸的压缩强度，所述方法包括以下步骤：
-提供所述泡沫块(3)，所述泡沫块(3)的PET塑料硬质泡沫材料沿厚度延伸轴线(Vs)的压缩强度高于垂直于所述厚度延伸轴线(Vs)的压缩强度，
-通过借助于刀(2)切割所述泡沫块(3)以从所述泡沫块(3)分离膜部分(6)，从而由所述泡沫块(3)获得所述硬质泡沫膜，所述刀(2)具有沿垂直于所述厚度延伸轴线(Vs)延伸的进给轴线(Vb)的切割刃(7)，所述膜部分(6)在沿所述进给轴线(Vb)的切割过程期间变得更长，
-通过被分离的膜部分(6)的弹性弯曲而将被分离的膜部分(6)从所述刀(2)上提起，以减少所述切割过程期间作用在所述刀(2)上的摩擦力，
其特征在于，
所述PET塑料硬质泡沫材料、特别是所述泡沫块(3)和/或所述被分离的膜部分(6)至少部分地被加热到高于40℃并低于所述PET塑料硬质泡沫材料的熔化温度的加工温度，使得所述PET塑料硬质泡沫材料变得能够弹性弯曲，从而使得被分离的膜部分(6)在通过所述刀(2)的所述切割刃(7)后能通过弹性弯曲从所述刀(2)上提起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
借助于红外加热装置进行加热，所述红外加热装置适用于所述PET塑料硬质泡沫材料，使得红外辐射的穿透深度至少等于待分离的膜部分(6)的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
优选在不接触的情况下测量位于所述进给轴线(Vb)上的一位置处的所述泡沫块的表面温度，该位置设置在所述切割刃前面并且在所述红外加热装置的位置前面，并且测得的表面温度用作用于控制红外热源的辐射功率的输入变量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
所述PET塑料硬质泡沫材料，特别是所述泡沫块(3)和/或被分离的膜部分(6)，至少部分地、优选完全地被加热到高于所述PET塑料硬质泡沫材料的玻璃化转变温度减去20℃、优选高于所述PET塑料硬质泡沫材料的玻璃化转变温度减去15℃、更优选高于所述PET塑料硬质泡沫材料的玻璃化转变温度减去10℃、甚至更优选高于所述PET塑料硬质泡沫材料的玻璃化转变温度减去5℃、特别优选高于所述PET塑料硬质泡沫材料的玻璃化转变温度的加工温度，和/或其中所述PET塑料硬质泡沫材料，特别是所述泡沫块(3)和/或被分离的膜部分(6)，至少部分地、优选完全地被加热到低于180℃、更优选地低于150℃、甚至更优选低于120℃的加工温度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，
执行所述切割过程，使得由所述切割过程产生的所述硬质泡沫膜，通过垂直于所述表面延伸测量，具有0.5mm、优选3mm、更优选4mm、特别优选5mm和/或小于10cm、优选小于5cm、更优选小于1cm、特别优选在1mm至5mm的范围内的最小厚度延伸(d)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
为了切割，所述刀(2)被移动、特别是沿着刀移动轴线(Mb)相对于所述泡沫块(3)被驱动，或者为来回运动，所述刀移动轴线(Mb)垂直于所述厚度延伸轴线(Vs)并垂直于所述进给轴线(Vb)延伸，所述刀(2)特别是以在旋转方向(U)上旋转的刀(2)，优选为带刀的形式。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述刀(2)在其切割刃(7)处没有锯齿和/或包括金属带，特别是最大材料厚度的值的范围为1mm至5mm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述弹性弯曲以如下方式进行，即除了如果适用的与所述切割刃(7)的相互作用外，所述切割过程不会导致所述硬质泡沫膜的塑性尺寸变化，优选没有塑性变形。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述泡沫块(3)和/或所述PET塑料硬质泡沫材料和/或所述硬质泡沫膜的密度具有范围为40kg/m3至250kg/m3的值。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
根据DIN 7726，所述硬质泡沫材料在10％的压缩下具有超过80kPa的压缩应力。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
优选在所述刀(2)的所述切割刃(7)沿所述进给轴线(Vb)的前面和/或接触区域中，特别是在所述切割前或所述切割期间，所述泡沫块(3)在烘箱中被加热到加工温度，或者特别是借助于IR辐射器，所述泡沫块(3)通过热辐射被加热。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述泡沫块(3)由多个挤出的主体段(4)组成，所述主体段(4)在其接触表面侧彼此焊接和/或粘合，当沿所述厚度延伸轴线(Vs)观察硬质泡沫膜的表面侧时，形成平行或交叉的加强线。
13.一种硬质泡沫膜，特别是通过根据前述权利要求中任一项所述的方法生产的硬质泡沫膜，由热塑性的挤出的、特别是部分结晶的和/或闭孔的PET塑料硬质泡沫材料制成，具有垂直于硬质泡沫膜表面延伸拉伸的聚合物结构，所述硬质泡沫膜具有通过刀切割过程获得的至少一个表面侧和垂直于所述表面延伸测量的2mm、优选3mm、更优选4mm、特别优选5mm和/或小于10cm、优选小于5cm、更优选小于1cm、特别优选在1mm至5mm范围内的最小厚度延伸(d)。
14.一种夹层复合元件，其具有由根据权利要求12所述的硬质泡沫膜制成的芯层，所述芯层夹在设置在其表面侧上的至少两个覆盖层之间。
15.一种硬质泡沫膜切割装置(1)，其被配置为执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法，优选地用以生产根据权利要求12所述的硬质泡沫膜，所述硬质泡沫膜切割装置(1)具有刀(2)和用于使所述刀(2)沿进给轴线(Vb)相对于泡沫块(3)进行相对运动的相对运动装置，并且具有用于使膜部分(6)弹性弯曲的装置，
其特征在于，
加热装置(9)，所述加热装置(9)用于将PET塑料硬质泡沫材料、特别是所述泡沫块(3)和/或被分离的膜部分(6)至少部分地加热到高于40℃和低于所述PET塑料硬质泡沫材料的熔化温度的加工温度，从而使得所述PET塑料硬质泡沫材料变得能够弹性弯曲，以使所述膜部分(6)能够在通过所述刀(2)的切割刃(7)后通过弹性弯曲从所述刀(2)上被提起。
16.根据权利要求15所述的硬质泡沫膜切割装置，其特征在于，
所述加热装置被设计为红外加热装置，并适用于所述PET塑料硬质泡沫膜材料，使得红外辐射的穿透深度至少等于待分离的所述膜部分(6)的厚度。
17.根据权利要求15或16所述的硬质泡沫膜切割装置，其特征在于，
温度传感器，所述温度传感器用于优选非接触式测量位于所述进给轴线(Vb)上的一位置处的所述泡沫块的表面温度，该位置在所述切割刃前面并且在红外加热装置的位置前面。
18.根据权利要求17所述的硬质泡沫膜切割装置，其特征在于，
控制单元，所述控制单元用于根据至少一个控制变量、特别是根据测量的泡沫块的表面温度来控制所述红外加热装置的辐射功率，所述泡沫块位于在所述进给轴线(Vb)上设置在所述切割刃的前面且在所述红外加热装置位置的前面的位置处。
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