ES2831358T3

ES2831358T3 - División de placas de espuma dura gruesas

Info

Publication number: ES2831358T3
Application number: ES15794853T
Authority: ES
Inventors: Thomas Richter; Kay Bernhard; Florian Becker; Felix Goldmann; Tim Denk; Ulrich Schmidt; Mathias Hempler
Original assignee: Evonik Operations GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: AU2015348816A1; EP3221101A1; KR20170085512A; WO2016078902A1; DK3221101T3; CN107000236A; RU2017118609A3; CA2963829A1; US10556357B2; TW201636385A; BR112017010358A2; EP3221101B1; RU2017118609A; CN112873353A; JP2018503519A; US20180215063A1

Abstract

Procedimiento para la separación plana de espumas duras para la obtención de láminas o placas finas, caracterizado por que la espuma dura se flexibiliza en primer lugar y a continuación se corta con un cuchillo, almacenándose en agua para la flexibilización de la espuma dura antes del corte y/o calentándose o ajustándose a una temperatura que se sitúa como mínimo 15ºC y como máximo 1ºC por debajo de la temperatura de espumado de la espuma dura, y por que, en el caso de la espuma dura, se trata de una espuma de PE, PP, PVC, PMMA o P(M)I.

Description

DESCRIPCIÓN

División de placas de espuma dura gruesas

La presente invención se refiere a un procedimiento para el corte de espumas duras, en especial de bloques de espuma de P(M)I. En este caso se pone a disposición un procedimiento a través del cual se puede cortar estas espumas duras sin pérdida de material, que se genera en cantidades relevantes, a modo de ejemplo en el corte, debido al polvo de aserradura formado, también en grosores de capa más elevados, a modo de ejemplo de más de 3 mm.

Estado de la técnica

Las espumas duras, como por ejemplo polimetacrilimida, que se distribuye bajo el nombre de producto Rohacell®, como también otras espumas, se pueden cortar mediante diferentes procedimientos. En el caso de Rohacell®, esto se efectúa normalmente mediante aserradura. En este caso se separan horizontalmente bloques de espuma gruesos mediante sierras de cinta, produciéndose polvo de aserradura en cantidades relevantemente elevadas. Además, con este procedimiento apenas es posible obtener placas finas o muy finas, o bien láminas a partir de la espuma dura. Ya únicamente debido al grosor de las hojas de sierra y la carga mecánica relativamente elevada de la zona de la espuma dura a separar, en la aserradura no son realizables láminas muy finas. A su vez, placas finas con un grosor entre 3 y 10 mm son posibles solo bajo una gran pérdida de material y bajo una formación de polvo relevante, ya que una hoja de sierra empleada en la aserradura presenta un grosor relevante de al menos 2 mm, que conducen a una pérdida de material correspondiente. Si a su vez la hoja de sierra se selecciona especialmente fina, esta se comba y conduce a variaciones de grosor elevadas en el material de corte, o bien casi imposibilita la separación de láminas. Si se deben separar placas más gruesas, con un grosor de más de 10 mm, en la aserradura se producen igualmente problemas, ya que la deformación de la zona a separar, motivada por el grosor de la hoja de sierra, conduciría a una rotura de la misma durante la separación. Este es un problema que se produce en especial en espumas muy duras y, por lo tanto, en cierta medida quebradizas. La solicitud de patente sin examinar DE 102013205963 A1 describe un procedimiento para la fabricación continua de bloques de espuma de PMI.

Las espumas blandas, por ejemplo, espumas blandas de poliuretano, se pueden cortar también mediante el empleo de cuchillos de cinta, no formándose polvo de aserradura como producto de desecho.

Muchas espumas (espumas duras y blandas) se pueden cortar además mediante alambres calentados tensados. No obstante, en este caso existe la posibilidad de un deterioro térmico del material debido al alambre caliente. Además, debido al grosor finito del alambre, también en este caso existe el problema de pérdida de material o de rotura de placas finas.

Tarea

Por lo tanto, en el contexto del estado de la técnica discutido, era tarea de la presente invención poner a disposición un procedimiento para la separación de espumas duras en dos partes planas, en el que la pérdida de material en forma de polvo se mantuviera lo más reducida posible, y simultáneamente el material no se cargara térmicamente en exceso, o de otro modo, en el especial en el punto de separación.

El procedimiento debe ser apropiado en especial para poder producir tanto láminas a partir de esta espuma dura, con un grosor menor que 3 mm, como también placas finas con un diámetro entre 3 y 30 mm, como se solicitan. Además, en este caso existía la tarea de que este procedimiento sea apropiado para tal elaboración de poli(met)acrilimida (P(M)I), en especial de polimetacrilimida (PMI).

Otras tareas no discutidas explícitamente en este punto pueden resultar del estado de la técnica, de la descripción, de las reivindicaciones o de los ejemplos de realización.

Solución

En lo sucesivo, bajo la formulación poli(met)acrilimida (P(M)I) se entiende polimetacrilimida (PMI), poliacrilimida (PI) o mezclas de estas. Lo mismo se aplica para los monómeros correspondientes, como (met)acrilimida, o bien ácido (met)acrílico. A modo de ejemplo, bajo el concepto ácido (met)acrílico se entiende tanto ácido metacrílico como también ácido acrílico, así como mezclas de ambos.

Las tareas se solucionaron mediante un procedimiento novedoso para la separación plana de espumas duras, que es apropiado para la obtención de láminas o placas finas. Este procedimiento novedoso está caracterizado por que la espuma dura se flexibiliza, primeramente, y a continuación se corta con un cuchillo. En este caso, en una primera forma alternativa de realización de la invención, la espuma se almacena en agua para la flexibilización antes del corte. En una segunda forma de realización, la espuma dura se calienta, o bien se ajusta a una temperatura que se sitúa como mínimo 15°C y como máximo 1 °C por debajo de la temperatura de espumado de la espuma dura. En este caso, ajuste de la temperatura significa que la espuma aún caliente se corta directamente tras el proceso de espumado bajo enfriamiento a la ventana de temperaturas mostrada.

Además, también se pueden combinar entre sí ambas alternativas calentándose el agua de modo correspondiente, opcionalmente bajo presión, introduciéndose una espuma dura precalentada en agua calentada, o calentándose la espuma dura adicionalmente tras la extracción del agua y antes del corte.

En este caso, según la invención, se debe entender por temperatura de espumado la temperatura a partir de la cual se inicia el espumado en el caso de espumado de polímero realizado previamente. Esta temperatura depende principalmente del agente propulsor empleado y es fácil de ajustar, o bien determinar por el especialista. En el caso de corte, la temperatura de espumado juega un papel, ya que en este caso se puede producir un espumado posterior, que interferiría en el proceso de corte, o bien imposibilitaría este.

En la forma de realización del calentamiento, la espuma dura se flexibiliza preferentemente antes del corte mediante almacenamiento en un horno o mediante irradiación con radiación IR o microondas. A tal efecto existen adicionalmente diversas variantes para la selección de la fuente de calefacción. En una primera variante, la espuma dura se corta con el cuchillo directamente tras la extracción de un horno o de una prensa de calefacción. En una segunda variante, el cuchillo se encuentra en el horno. Esta variante es realizable de modo especialmente eficiente, aunque en este caso es muy exigente en cuanto al equipo. En este caso no se debe calentar el bloque de espuma total a cortar. Es suficiente calentar una capa que corresponde aproximadamente al grosor doble del grosor de capa a cortar. Esto se puede efectuar también continuamente.

Respecto a la temperatura a ajustar, es especialmente preferente que la espuma dura se caliente antes del corte a una temperatura por encima de la temperatura de estabilidad térmica dimensional del material de espuma dura. Según material, esta puede ser muy diferente, pero en el caso de materiales de espuma dura apropiados se sitúa siempre por debajo de la temperatura de espumado. En el caso de espumas de P(M)I, las temperaturas de espumado se ajustan principalmente mediante la selección del agente propulsor. En este caso, una vez concluido el espumado, en el caso de un nuevo calentamiento se produce generalmente un espumado posterior, que sería naturalmente perjudicial en la separación plana según la invención.

En una tercera variante, la espuma dura se hace pasar en primer lugar por las fuentes de radiación IR o microondas y a continuación se transporta al cuchillo a una distancia como máximo de 2 m. Además, la fuente de radiación también puede estar dispuesta de modo que se encuentre directamente sobre el cuchillo o cubra la zona directamente anterior al cuchillo y sobre este. En especial el calentamiento mediante radiadores IR permite un calentamiento directamente delante del cuchillo.

En una cuarta variante del procedimiento según la invención, la división de la espuma dura aún calentada se efectúa directamente tras el proceso de espumado en un horno o en una prensa de calefacción.

En la forma de realización de almacenamiento de agua antes de la separación, la espuma dura se almacena durante al menos 30 minutos, preferentemente al menos una hora, y preferentemente al menos 24 horas en el baño de agua. En este caso, el tiempo de almacenamiento depende en especial del grosor de la espuma dura a separar. Después se separa la espuma dura con el cuchillo en el intervalo de 30 minutos como máximo, preferentemente en el intervalo de 10 minutos como máximo, tras el almacenamiento en agua.

También respecto a la disposición del cuchillo existen diversas formas de realización. En una forma de realización preferente, el bloque de espuma dura se mueve perpendicularmente a la superficie de corte del cuchillo, mientras que el cuchillo se mueve en este caso perpendicularmente al sentido de transporte del bloque de espuma dura. De manera alternativa, pero menos preferente, el cuchillo se conduce a lo largo de una espuma dura inmovilizada en el corte. También es posible que el cuchillo y la espuma dura presenten un sentido de movimiento opuesto, pudiéndose mover el cuchillo perpendicularmente a la espuma dura, por así decirlo para reforzar adicionalmente el proceso de corte, en ambas variantes citadas en último lugar.

En el caso de movimiento perpendicular del cuchillo existen a su vez dos variantes. Por una parte, este se puede mover de un lado a otro. No obstante, es preferente el empleo de un cuchillo de cinta. Tal cuchillo de cinta se mueve circunferencialmente en un sentido en perpendicular al sentido de corte, y en este caso se conduce y se impulsa en general a través de al menos dos poleas. Las instalaciones de cuchillos de cinta se encuentran disponibles comercialmente.

En una forma especial de realización de la invención, tras la flexibilización se separan varias piezas de la espuma dura, por ejemplo, en forma de láminas o placas finas, en un movimiento a través de varios cuchillos que se encuentran dispuestos en serie. En este caso, en especial se puede tratar de varios cuchillos de cinta colocados en fila. De este modo, a partir de un bloque se pueden separar varias piezas en un paso de trabajo de un modo muy eficiente.

Son grandes ventajas de la presente invención que la producción de desechos en forma de polvo de aserradura se pueda evitar prácticamente en la separación de espumas duras, y que se excluya un deterioro térmico de las superficies de espuma dura. Por consiguiente, se puede limitar la pérdida de material y el procedimiento es en total más rentable que los procedimientos del estado de la técnica.

Particularmente en el caso de espumas especialmente duras con una rigidez y fragilidad elevadas, como por ejemplo espuma dura P(M)I, el problema de que las placas se rompan en el corte, en especial debido a la sección transversal cuneiforme de la cuchilla, se puede evitar sorprendentemente mediante el procedimiento según la invención. Esto se efectúa en especial aumentándose la flexibilidad de las espumas antes del corte.

Respecto al producto de corte se debe diferenciar entre dos posibilidades diferentes. Por una parte, según la invención es posible obtener una lámina constituida por la espuma dura con un grosor entre 0,05 y 1,0 mm. Según material de espuma dura empleado, tales láminas pueden ser tan flexibles que, por ejemplo, se pueden enrollar o incluso plegar. A modo de ejemplo es posible arrollar la lámina separada en un rodillo tras el proceso de separación, por ejemplo, para el transporte posterior.

Alternativamente, por medio del procedimiento según la invención se pueden obtener también placas finas constituidas por la espuma dura con un grosor entre más de 1,0 y como máximo 30,0 mm. De este modo, mediante un proceso de corte apropiado es posible obtener varias placas de tal naturaleza a partir de un bloque de espuma dura. Según el estado de la técnica, estas placas finas se debían espumar por separado.

Independientemente de que se separen placas finas o láminas, estas se pueden refinar, o bien elaborar en pasos subsiguientes. De este modo, en primer lugar, tras la separación estas se pueden cortar en las otras dos dimensiones. De este modo se obtienen placas o láminas más pequeñas, más fáciles de transportar, o bien de almacenar.

Alternativamente, mediante un correspondiente movimiento ascendente del cuchillo, en especial para la separación de láminas, también es posible separar piezas en sentido de corte. De este modo se pueden obtener piezas individuales, cuya anchura está definida a su vez por la anchura de la espuma dura empleada, en un paso de trabajo sin separación posterior. Esta variante es especialmente apropiada en especial para láminas o placas muy finas, ya que con grosor creciente también se obtiene un canto de borde correspondientemente afilado en este punto de separación.

De manera alternativa o adicional, las láminas o las placas finas se pueden revestir a continuación con al menos una capa cubriente. En el caso de estas capas cubrientes se puede tratar, a modo de ejemplo, de materiales compuestos, metal o madera. De este modo se pueden realizar, por ejemplo, materiales sándwich empleados en construcción ligera. No obstante, en el caso de las capas cubrientes también se puede tratar simplemente de solo una lámina protectora retirable de nuevo, o de una capa decorativa.

Como espumas duras que se pueden elaborar según la invención citense en especial espumas de PE, PP, PVC, PU, PMMA y P(M)I. En este caso, el material para el núcleo de espuma representa preferentemente P(M)I, de modo especialmente preferente PMI. Tales espumas de P(M)I se denominan también espumas duras y se distinguen por una resistencia especial. Las espumas de P(M)I se producen normalmente en un procedimiento de dos etapas: a) producción de un polímero fundido y b) espumado de este polímero fundido. Para la producción del polímero fundido, en primer lugar, se producen mezclas de monómeros que contienen ácido (met)acrílico y (met)acrilonitrilo, preferentemente en una proporción molar entre 2:3 y 3:2, como componentes principales. Adicionalmente, se pueden emplear otros comonómeros, como por ejemplo ésteres de ácido acrílico o metacrílico, estireno, ácido maleico o ácido itacónico, o bien sus anhídridos, o vinilpirrolidona. No obstante, en este caso la proporción de comonómeros no debía ascender a más de 30 % en peso. También se pueden emplear cantidades menores de monómeros reticulantes, como por ejemplo acrilato de alilo. No obstante, preferentemente, las cantidades debían ascender como máximo a 0,05 hasta 2,0 % en peso.

La mezcla para la copolimerización contiene además agentes propulsores, que se descomponen o se evaporan a temperaturas de aproximadamente 150 a 250°C, y en este caso forman una fase gaseosa. La polimerización se efectúa por debajo de esta temperatura, de modo que el polímero fundido contiene un agente propulsor latente. La polimerización tiene lugar convenientemente en forma de bloque entre dos placas de vidrio. Para la producción de placas espumadas, según el estado de la técnica, a continuación, se efectúa el espumado del polímero fundido a temperatura correspondiente en un segundo paso. La producción de tales espumas de PMI es conocida en principio por el especialista, y se puede leer, a modo de ejemplo, en los documentos EP 1444 293, EP 1678 244 o WO 2011/138060. Como espumas de PMI cítense en especial tipos ROHACELL® de la firma Evonik Industries AG. Respecto a producción y elaboración, las espumas de acrilimida se deben considerar análogas respecto a las espumas de PMI. No obstante, por motivos toxicológicos, estas son claramente menos preferentes frente a otros materiales de espuma.

La densidad del material de espuma dura se puede seleccionar con relativa libertad. Las espumas de P(M)I se pueden emplear, a modo de ejemplo, en un intervalo de densidades de 20 a 320 kg/m3, preferentemente de 25 a 250 kg/m3. De modo especialmente preferente se emplea una espuma de PMI con una densidad entre 30 y 200 kg/m3.

Las espumas de PE, o bien PP, son conocidas sobre todo como material aislante, en depósitos de transporte y como material sándwich. Las espumas de PE, o bien PP, pueden contener materiales de relleno y casi siempre se encuentran disponibles comercialmente en un intervalo de densidades entre 20 a 200 kg/m3.

Por el contrario, las espumas de PMMA se distinguen por una estabilidad a la intemperie especialmente buena y una resistencia a UV. No obstante, hasta la fecha, las espumas de PMMA son de significado más bien subordinado desde el punto de vista técnico.

Por el contrario, la espuma de poliuretano (PU) es bastante conocida como material de espuma. La dureza de la espuma de PU se ajusta generalmente mediante los di- o polioles e isocianatos empleados, así como, en especial, un grado de reticulación elevado.

Las espumas de PVC son en especial muy quebradizas y, por lo tanto, son apropiadas para el procedimiento según la invención solo de manera limitada. Sin embargo, también estas se pueden elaborar sorprendentemente según la invención.

En principio, las espumas duras cortadas según la invención son empleables muy ampliamente. Las placas finas producidas según la invención se pueden aplicar en especial en la fabricación en serie, por ejemplo, para construcción de carrocerías o para revestimientos internos en la industria del automóvil, piezas para decoración de interiores en construcción de vehículos ferroviarios o barcos, en la industria aeronáutica o astronáutica, en construcción de máquinas, para la producción de aparatos deportivos, en construcción de muebles o en la construcción de instalaciones eólicas.

Por el contrario, las láminas de espuma dura se pueden emplear, a modo de ejemplo, como membranas, en especial en altavoces, dispositivos de reproducción móviles o auriculares. También es concebible emplear estos con fines decorativos, por ejemplo, para el acabado de superficies de objetos.

Ejemplos de realización

Los ejemplos reflejados a continuación comprenden diversas espumas de PMI. En este caso, el efecto inventivo es sorprendente para los poros cerrados de esta espuma. Correspondientemente, los resultados se pueden transferir fácilmente a otras espumas, que, como sabe el especialista, están caracterizadas por poros exclusivamente cerrados por así decirlo.

En una instalación de cuchillos de cinta de Fecken y Kirfel se dividió con una velocidad de cuchillo de cinta de 120 m/sec y una velocidad de avance de mesa de 20 m/min. La instalación estaba equipada con mesa de vacío, cilindros de sujeción y ajuste de grosor.

Se dividieron espumas duras de PMI de las marcas Rohacell IG-F, HERO y RIMA de densidades nominales 71 y 110 kg/m3. El formato de división era 950 x 500 mm.

Ejemplo 1: división tras almacenamiento en agua.

Las placas a dividir se almacenaron 30 horas bajo agua y después se dividieron a temperatura ambiente. Los grosores de división eran 1 mm y 2 mm. Las placas se pudieron dividir son rotura.

Ejemplo 2: división tras calentamiento en horno

Los bloques de espuma a dividir se almacenaron en un horno de aire circulante a 160° hasta 190°C 2 horas respectivamente. Después se dividieron. El tiempo de retardo entre extracción del horno y el comienzo del proceso de división ascendía aproximadamente a 10 segundos. Los grosores de división se ajustaron entre 2 y 15 mm. Las placas se pudieron dividir sin rotura.

Ejemplo 3: división tras calentamiento en una prensa de calefacción

El calentamiento en la prensa de calefacción se efectuó a una temperatura de placas de calefacción entre 1602C y 190°C durante 2 horas, teniendo contacto las placas de la prensa de calefacción en ambos lados del bloque de espuma, la presión de las placas se ajustó como máximo a 0,2 bar. El tiempo de retardo entre extracción del horno y el comienzo del proceso de división ascendía aproximadamente a 10 segundos. Los grosores de división se ajustaron entre 2 y 15 mm. Las placas se pudieron dividir sin rotura.

Ejemplo 4: división directamente tras el proceso de espumado

Para la división directamente tras el proceso de espumado, que se realizó a 230°C, el bloque de espuma Rohacell recién espumado se dividió directamente. El tiempo de retardo entre extracción del horno y el comienzo del proceso de división ascendía aproximadamente a 20 segundos, de modo que el bloque de espuma se enfrió a una temperatura entre 215 y 220°C. Las placas se pudieron dividir sin rotura.

Ejemplo 5: división mediante calentamiento con radiación IR durante el proceso de división

La instalación se completó mediante un campo de radiador IR. La anchura del campo de radiador se seleccionó de modo que era 20 cm más ancho que el bloque de espuma a cortar en ambos lados. La longitud del campo de radiador ascendía a 100 cm. El campo de radiador IR se posicionó de modo que se encontraba delante del cuchillo de cinta. Las placas se dividieron en un grosor de división de 10 mm con una velocidad de 1 m/min. El rendimiento del campo de radiador se seleccionó de modo que las placas se pudieron dividir sin desgarros o rotura.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para la separación plana de espumas duras para la obtención de láminas o placas finas, caracterizado por que la espuma dura se flexibiliza en primer lugar y a continuación se corta con un cuchillo, almacenándose en agua para la flexibilización de la espuma dura antes del corte y/o calentándose o ajustándose a una temperatura que se sitúa como mínimo 15°C y como máximo 1 °C por debajo de la temperatura de espumado de la espuma dura, y por que, en el caso de la espuma dura, se trata de una espuma de PE, PP, PVC, PMMA o P(M)I.

2. - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la espuma dura se flexibiliza antes del corte mediante almacenamiento en un horno o mediante irradiación con radiación IR o microondas.

3. - Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la espuma dura se corta con el cuchillo directamente tras la extracción de un horno o una prensa de calefacción, o por que el cuchillo se encuentra en el horno.

4. - Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la espuma dura se hace pasar en primer lugar por delante de las fuentes de radiación IR o microondas y a continuación se transporta al cuchillo a una distancia como máximo de 2 m, o por que la fuente de radiación se encuentra directamente sobre el cuchillo.

5. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la espuma dura se calienta a una temperatura por encima de la temperatura de estabilidad térmica dimensional del material de espuma dura antes del corte.

6. - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la espuma dura se almacena durante al menos 30 minutos en el baño de agua y después se separa con el cuchillo en el intervalo como máximo de 30 minutos.

7. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el bloque de espuma dura se mueve perpendicularmente a la superficie de corte del cuchillo, y por que en este caso el cuchillo se mueve solo perpendicularmente respecto al sentido de transporte del bloque de espuma dura.

8. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que en el caso de la espuma dura se trata de una espuma de P(M)I con una densidad entre 20 y 320 kg/m3.

9. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que por medio del procedimiento se obtiene una lámina constituida por la espuma dura, con un grosor entre 0,05 y 1,0 mm.

10. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que por medio del procedimiento se obtiene una placa fina, constituida por la espuma dura, con un grosor entre más de 1,0 y como máximo 30,0 mm.

11. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que, en el caso del cuchillo, se trata de un cuchillo de cinta, que se mueve circunferencialmente en perpendicular al sentido de corte.

12. - Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 u 11, caracterizado por que la lámina o la placa fina se cubre a continuación con al menos una capa cubriente.

13. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que, tras la flexibilización, se separan varias láminas, o bien placas finas, de la espuma dura en un movimiento a través de varios cuchillos que se encuentran dispuestos en serie.

14. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que las láminas o las placas delgadas separadas se cortan en las otras dos dimensiones tras la separación.

15. - Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que la lámina separada se arrolla a continuación en un rodillo.