ES2841779T3 - Procedimiento para la producción continua de espumas reforzadas por fibras - Google Patents

Procedimiento para la producción continua de espumas reforzadas por fibras Download PDF

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Abstract

Herramienta (W), comprendiendo una carcasa (1) con - al menos una primera abertura de entrada (E1) y al menos una segunda abertura de entrada (E2), - por lo menos una primera abertura de salida (A1), por lo menos una segunda abertura de salida (A2) y por lo menos una tercera abertura de salida (A3) y - un primer lado (9) con un ancho (B), donde - la primera abertura de salida (A1), la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) estan dispuestas por el primer lado (9) de la carcasa (1) y donde - la primera abertura de salida (A1) esta conectada a la primera abertura de entrada (E1), caracterizada porque - la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) estan conectadas a la segunda abertura de entrada (E2) a traves de un distribuidor multivia (6) y - la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternan con la primera abertura de salida (A1) al menos a lo largo de una parte del ancho (B) del primer lado (9).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la producción continua de espumas reforzadas por fibras
La presente invención se refiere a una herramienta (W) con al menos una primera abertura de entrada (E1) y al menos una segunda abertura de entrada (E2) y al menos una primera abertura de salida (A1), al menos una segunda abertura de salida (A2) y al menos una tercera abertura de salida (A3), donde la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternan con la primera abertura de salida (A1). La presente invención se refiere además a un procedimiento para fabricar un material compuesto de fibra/espuma por extrusión a través de la herramienta (W), así como al empleo de la herramienta (W) para fabricar un material compuesto de fibra/espuma por extrusión.
Los materiales compuestos de fibra/espuma, también denominados en los círculos especializados como espumas reforzadas o espumas reforzadas con fibra, son de particular importancia industrial, porque tienen una alta resistencia y rigidez a la vez que son ligeros. Por lo tanto, los materiales compuestos de fibra/espuma son particularmente interesantes para componentes, que deberían ser lo más ligeros posible y, sin embargo, extremadamente estables mecánicamente. Así, los materiales compuestos de fibra/espuma se utilizan, por ejemplo, para componentes en botes, barcos y automóviles. También se utilizan como núcleo de álabes de rotor en turbinas eólicas. Los materiales compuestos de fibra/espuma deberían tener, para su uso en elementos estructurales de este tipo, las mejores propiedades mecánicas posible en las tres direcciones espaciales, particularmente una alta rigidez al cizallamiento.
En el estado actual de la técnica se describen diversos procedimientos para producir materiales compuestos de fibra/espuma.
La US 6,206,669 describe un dispositivo para la producción continua de una espuma reforzada, que consta de una espuma interna y un material de fibra externo. El material de fibra externo consiste en al menos dos capas, una capa actúa como refuerzo y la otra es una tela no tejida. El material de fibra se introduce en el dispositivo de tal manera que forme una especie de tubo en el que se inyecta un polímero espumable, que luego forma la espuma interna por espumado. La espuma interna se adhiere al material de fibra al penetrar en la malla del tejido no tejido. En el dispositivo descrito en la US N° 6,206,669, es obligatoriamente necesario que el polímero espumable se inyecte en la cavidad formada por el material de fibra. Con este dispositivo no es posible envolver el material de fibra con la espuma. En otras palabras, con el dispositivo según la US 6,206,669 no es posible embeber el material de fibra en la espuma. Esto debe considerarse una desventaja, ya que una espuma reforzada tiene una alta resistencia y rigidez, particularmente cuando el material de fibra se embebe en la espuma. Se logran buenas propiedades mecánicas en las tres direcciones espaciales, especialmente cuando el material de fibra no está embebido de manera plana en la espuma, sino que el material de fibra está estructurado en al menos dos direcciones espaciales.
La WO 2012/025165 describe un elemento de núcleo para producir espumas reforzadas. El elemento de núcleo se produce pegando un elemento de espuma previamente cortado por al menos un lado con un material de fibra. Esto puede tener lugar, por ejemplo, en un molde, que contenga el material de fibra y en el que luego se inyecta un polímero espumable, que forma la espuma cuando se espuma y que se adhiere al material de fibra. Los elementos de núcleo así obtenidos se pueden pegar a continuación entre sí por el lado sobre el que se aplica el material de fibra, para formar así una espuma reforzada. Con el procedimiento descrito en la WO 2012/025165 pueden producirse espumas reforzadas, en las que el material de fibra se embebe en la espuma. Sin embargo, la desventaja del procedimiento descrito es que no se puede llevar a cabo de forma continua. Por lo tanto, el procedimiento es extremadamente costoso y requiere mucho tiempo. Además, las superficies a las que se aplica el material de fibra tienen que ser planas para permitir la adhesión de los elementos de núcleo entre sí.
La US 5.866.051 revela un procedimiento continuo para la producción de espumas reforzadas con fibras. En este procedimiento se extruye un polímero espumable a través de una boquilla y, al mismo tiempo, se estira un material de fibra (previamente impregnado) en la dirección de extrusión. Según uno de los procedimientos descritos en la US 5.866.051, el polímero espumable y el material de fibra se unen en la boquilla. según la US 5.866.051, también es posible unir el polímero espumable y el material de fibra solo fuera de la boquilla. Sin embargo, el material de fibra se aplica luego a la espuma. En esta forma de ejecución, el material de fibra no se puede embeber en la espuma. Además, cuando el material de fibra y la espuma se unan fuera de la boquilla, entonces el material de fibra no se extruirá a través de la misma boquilla que la espuma. Por lo tanto, también se requieren complejos sistemas de rodillos para aplicar el material de fibra a la espuma. La US 5.866.051 revela también únicamente el empleo de materiales de fibra planos en la espuma reforzada. Por tanto, no es posible un refuerzo óptimo en las tres direcciones espaciales con el procedimiento descrito.
La presente invención se basa por tanto en el objeto de proporcionar una herramienta (W), así como un procedimiento para la producción de materiales compuestos de fibra/espuma, que no tengan, o en menor medida, los inconvenientes de los dispositivos y procedimientos descritos en el estado de la técnica.
Este objeto se resuelve a través de una herramienta (W), comprendiendo una carcasa (1) con
- al menos una primera abertura de entrada (E1) y al menos una segunda abertura de entrada (E2),
- al menos una primera abertura de salida (A1), al menos una segunda abertura de salida (A2) y al menos una tercera abertura de salida (A3) y
- un primer lado (9) con un ancho (B),
donde
- la primera abertura de salida (A1), la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) están dispuestas en el primer lado (9) de la carcasa (1) y donde
- la primera abertura de salida (A1) está conectada a la primera abertura de entrada (E1),
donde
- la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) están conectadas a la segunda abertura de entrada (E2) a través de un distribuidor multivía (6) y
- la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternan con la primera abertura de salida (A1) al menos a lo largo de una parte del ancho (B) del primer lado (9).
El objeto en el que se basa la presente invención también se resuelve a través de un procedimiento para producir un material compuesto de fibra/espuma por extrusión a través de la herramienta (W) conforme a la invención, que comprende las siguientes etapas:
a) provisión de un material de fibra (FM) y de un polímero espumable (SP),
b) alimentación del material de fibra (FM) a través de la primera abertura de entrada (E1) en la herramienta (W),
c) alimentación del polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de entrada (E2) en la herramienta (W), y
d) extrusión del material de fibra (FM) a través de la primera abertura de salida (A1) de la herramienta (W) y extrusión del polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de salida (A2) y a través de la tercera abertura de salida (A3) de la herramienta (W), donde el polímero espumable (SP) se espuma para obtener una espuma y se combina con el material de fibra (FM), para obtener el material compuesto de fibra/espuma.
La herramienta (W) conforme a la invención y el procedimiento conforme a la invención permiten la producción de materiales compuestos de fibra/espuma, en los que el material de fibra (FM) está embebido en la espuma. Con la herramienta (W) conforme a la invención, se puede extruír el material de fibra (FM) junto con el polímero espumable (SP) de la herramienta (W), de forma que el material de fibra (FM) se pueda embeber en la espuma.
Dado que el polímero espumable (SP) utilizado en el procedimiento de la presente invención y el material de fibra (FM) pueden extruirse a través de la misma herramienta (W), en el procedimiento conforme a la invención se evita una guía compleja del material de fibra (FM) a través de complejos sistemas de rodillos.
Dado que, con la herramienta (W) conforme a la invención y el procedimiento conforme a la invención, el polímero espumable (SP) y/o la espuma y el material de fibra (FM) sólo entran en contacto entre sí tras salir por las aberturas de salida, el polímero espumable (SP) puede mantenerse a alta presión hasta la salida de la segunda abertura de salida (A2) y de la tercera abertura de salida (A3).
Esto es importante en una forma de ejecución preferida de la presente invención, ya que en esta forma de ejecución preferida se disuelve un espumante en el polímero espumable (SP). Cuanto mayor sea la presión a la que se mantiene el polímero espumable (SP), tanto más espumante puede disolverse en el polímero espumable (SP). Cuanto más espumante se disuelva en el polímero espumable (SP), tanto más líquido se vuelve el polímero espumable (SP), menor será su viscosidad y mayor será su fluidez. Así se evita también una obstrucción de la segunda y de la tercera aberturas de salida (A2, A3), así como de la conexión entre la segunda abertura de entrada (E2) y la segunda abertura de salida (A2) y entre la segunda abertura de entrada (E2) y la tercera abertura de salida (A3). Como la presión a la cual se mantiene el polímero espumable (SP) se puede controlar exactamente, se puede planificar con precisión cuánto espumante se disuelve en el polímero espumable (SP) y, por tanto, determinar con precisión cómo de fuerte se espuma el polímero espumable (SP) durante la extrusión a través de la segunda abertura de salida (A2) y a través de la tercera abertura de salida (A3) para obtener la espuma. Además, el polímero espumable (SP) se espuma así de manera particularmente uniforme.
Conforme a la invención, la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) se conectan a la segunda abertura de entrada (E2) a través de un distribuidor multivía (6). El uso del distribuidor multivía (6) para distribuir el polímero espumable (SP) alimentado a través de la segunda abertura de entrada (E2) a la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) es particularmente ventajoso, ya que el polímero espumable (SP) extruido a través de la segunda abertura de salida. (A2) es idéntico al polímero espumable (SP) extruido a través de la tercera abertura de salida (A3). El polímero espumable (SP) extruido a través de la segunda y la tercera abertura de salida (A2, A3) muestra, por tanto, por ambos lados del material de fibra (FM) un comportamiento de espumado idéntico, de forma que se obtengan materiales compuestos de fibra/espuma mucho más uniformes. En los procedimientos, en los que un polímero espumable (SP), que no ha sido suministrado a través de la misma segunda abertura de entrada (E2), se extruye a través de la segunda y la tercera abertura de salida (A2, A3), es en principio posible que el polímero espumable (SP), que se extruye a través de una de las dos aberturas de salida (A2, A3), se espume más fuertemente que el extruido a través de la otra de las dos aberturas de salida (A2, A3) y, por tanto, que el material compuesto de fibra/espuma se deforme.
En el procedimiento descrito en el estado de la técnica, el polímero espumable (SP) se proporciona, por ejemplo, en una extrusora. La extrusora está conectada a una boquilla (una herramienta). La boquilla (la herramienta) tiene generalmente una abertura de entrada, a la que luego se conecta directamente la extrusora; esta abertura de entrada está a su vez conectada a una abertura de salida. En general, se utilizan varias aberturas de entrada cuando existan varias aberturas de salida en la boquilla. Las aberturas de entrada están entonces conectadas opcionalmente a la respectiva extrusora a través de piezas de conexión. Están piezas de conexión adecuadas, por ejemplo, las bridas. Las piezas de conexión suelen ser puntos débiles, donde pueden producirse fugas. Utilizando el distribuidor de múltiples vías (6) en la herramienta (W) conforme a la invención, puede mantenerse bajo el número de segundas aberturas de entrada (E2), en comparación con el número de segundas aberturas de salida (A2) y de terceras aberturas de salida (A3). Esto también significa que el número de puntos en los que se pueden formar potencialmente fugas es pequeño, lo que hace que el procedimiento de la presente invención sea más seguro que los procedimientos descritos en la técnica anterior, ya que, a través de tales fugas, por ejemplo, pueden escapar los vapores tóxicos. Además, debido a las fugas disminuye la presión en la masa fundida del polímero espumable (SP), lo que también debe considerarse desfavorable.
El procedimiento de la presente invención es también más económico que el procedimiento descrito en la técnica anterior, ya que la producción del material compuesto de fibra/espuma puede realizarse de forma continua. Además, la herramienta (W) conforme a la invención y el procedimiento conforme a la invención permiten la producción de materiales compuestos de fibra/espuma, en los que el material de fibra (FM) tiene una estructura bidimensional. Los materiales compuestos de fibra/espuma producidos conforme a la invención con estructura bidimensional del material de fibra (FM) tienen propiedades mecánicas particularmente buenas en las tres direcciones espaciales, particularmente una rigidez al cizallamiento muy alta.
A continuación, se definen con más detalle la herramienta (W) conforme a la invención, así como el procedimiento conforme a la invención.
Conforme a la invención, la herramienta (W) comprende una carcasa (1). La carcasa (1) puede tener cualquier forma conocida por el experto. La carcasa (1) puede ser, por ejemplo, una carcasa abierta o una carcasa cerrada. Conforme a la invención, la carcasa (1) es preferentemente una carcasa cerrada.
Una carcasa cerrada no tiene más aberturas además de la primera abertura de entrada (E1), la segunda abertura de entrada (E2), la primera abertura de salida (A1), la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3).
Una carcasa abierta puede tener, además de la primera abertura de entrada (E1), la segunda abertura de entrada (E2), la primera abertura de salida (A1), la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3), otras aberturas. Por ejemplo, la cara inferior de la carcasa puede estar abierta.
Conforme a la invención, la carcasa (1) comprende un primer lado (9). Normalmente, la carcasa también comprende al menos otro lado. “Al menos otro lado” significa tanto exactamente un lado más, como también dos o más lados más. Se prefieren dos o más lados adicionales conforme a la invención. Por ejemplo, la carcasa (1) contiene de 3 a 10 lados adicionales.
Conforme a la invención se prefiere además que al menos uno de los otros lados de la carcasa (1) linde directamente con el primer lado (9) de la carcasa (1).
El primer lado (9) de la carcasa (1) es habitualmente plano y generalmente está dispuesto esencialmente perpendicular a la dirección de extrusión de la herramienta (W).
Se entiende por "dirección de extrusión de la herramienta (W)" la dirección, en la que el material de fibra (FM) y el polímero espumable (SP) se extruyen en el procedimiento conforme a la invención. En el contexto de la presente invención, la dirección de extrusión también se denomina "dirección z".
"Esencialmente perpendicular" a la dirección de extrusión significa en el contexto de la presente invención, que la desviación del ángulo entre la dirección de extrusión y el primer lado (9) de 90° asciende como máximo a /- 45°, preferentemente como máximo /- 25° y de manera particularmente preferente como máximo /- 5°.
El primer lado (9) tiene conforme a la invención un ancho (B). Además, el primer lado (9) tiene habitualmente una altura (H).
Por el ancho (B) se entiende el ancho total del primer lado (9). Por la altura (H) se entiende la altura total del primer lado (9).
En el contexto de la presente invención, la altura (H) del primer lado (9) es preferentemente menor o igual que la anchura (B) del primer lado (9). El ancho (B) del primer lado (9) se designa en el contexto de la presente invención también como "dirección y", la altura (H) del primer lado (9) se designa también como "dirección x", respecto a un sistema de coordenadas bidimensional rectangular, que se encuentra en el plano del primer lado (9). Esencialmente perpendicular a este sistema de coordenadas bidimensional está dispuesta la dirección de extrusión en la dirección z del sistema de coordenadas tridimensional asociado. Para el término "esencialmente perpendicular" sirven correspondientemente las declaraciones y preferencias descritas anteriormente.
Conforme a la invención, en el primer lado (9) de la carcasa (1) hay dispuestas al menos una primera abertura de salida (A1), al menos una segunda abertura de salida (A2) y al menos una tercera abertura de salida (A3).
"Al menos una primera abertura de salida (A1)" significa en el contexto de la presente invención tanto exactamente una primera abertura de salida (A1) como también dos o varias primeras aberturas de salida (A1).
El número de primeras aberturas de salida (A1) de la herramienta (W) es habitualmente dependiente del número de materiales de fibras (FM) proporcionados en el paso procedimental a) del procedimiento conforme a la invención. Si, por ejemplo, se proporciona exactamente un material de fibra (FM), así se prefiere exactamente una primera abertura de salida (A1). En cambio, si se proporcionan dos o varios materiales de fibras (FM), se prefieren dos o varias primeras aberturas de salida (A1).
Es también posible, que en el procedimiento conforme a la invención se preparen dos o más materiales de fibras (FM) y la herramienta (W) comprenda exactamente una primera abertura de salida (A1). Entonces, la longitud total de la primera abertura de salida (A1) corresponde habitualmente al menos a la suma de los anchos de los dos o más materiales de fibras (FM).
El material de fibra (FM) proporcionado en el procedimiento conforme a la invención tiene habitualmente una longitud, un espesor y un ancho. En el contexto de la presente invención se entiende por la longitud del material de fibra (FM) la extensión del material de fibra (FM) en la dirección de extrusión. Se entiende por el ancho la extensión del material de fibra (FM) en la dirección del ancho (B) del primer lado (9), donde el ancho del material de fibra (FM) se refiere al material de fibra plano (FM), es decir, sin que, por ejemplo, por medio de una herramienta de moldeo (8) se hayan introducido estructuras.
Preferentemente, el espesor del material de fibra (FM) es menor o igual que el ancho del material de fibra (FM). Respecto a un sistema de coordenadas rectangular, conforme a la invención, la longitud del material de fibra (FM) se designa también como dirección z, el ancho también como dirección y, y el espesor también como dirección x. Como primera abertura de salida (A1) sirven en principio todas las aberturas de salida conocidas por el experto. Se prefiere una primera abertura de salida (A1), que, en el procedimiento conforme a la invención, posibilita la extrusión del material de fibra (FM). Por ejemplo, la primera abertura de salida (A1) tiene forma de ranura, estrella o punta. Preferentemente, la primera abertura de salida (A1) tiene forma de ranura o punta.
Por tanto, conforme a la invención se prefiere que la primera abertura de salida (A1) tenga forma de ranura, estrella o punta y/o el primer lado (9) comprenda de 1 a 50, de manera especialmente preferente de 1 a 25, de manera particularmente preferente de 1 a 10, primeras aberturas de salida (A1).
Si se usan dos o más primeras aberturas de salida (A1), así pueden tener estas también diferentes formas.
En general, en el procedimiento conforme a la invención, la primera abertura de salida (A1) se adapta a la forma del material de fibra (Fm ) proporcionado en el paso procedimental a) del procedimiento conforme a la invención. Si en el procedimiento conforme a la invención, por ejemplo, se proporciona un material de fibra (FM) plano, así la primera abertura de salida (A1) tiene preferentemente forma de ranura. Si como material de fibra (FM) se utiliza, por ejemplo, un material de fibra (FM) con una sección transversal redonda, así la primera abertura de salida (A1) tiene preferentemente forma de punta.
Una primera abertura de salida (A1) en forma de ranura puede, por ejemplo, ser lineal, aunque también puede tener curvas y/o esquinas presentan y, por ejemplo, tener forma de onda y/o de meandro.
Si la primera abertura de salida (A1) tiene, por ejemplo, forma de onda, así significa esto, que a lo largo del ancho (B) del primer lado (9) existe al menos una zona (P), en la que la primera abertura de salida (A1) presenta una pendiente positiva, allí a continuación existe una zona (O) con una longitud (LO), que tiene una pendiente de 0, allí a continuación existe una zona (N) con una pendiente negativa, a la que sigue una zona (U) con una longitud (Lu) y una pendiente de 0. Esta secuencia puede repetirse. Esta secuencia puede repetirse de forma regular o irregular, preferentemente de forma regular.
"Regularmente" significa que, por ejemplo, la longitud y la pendiente de cada área se repiten. “Irregularmente” significa que, aunque las áreas se repiten, varían, por ejemplo, en longitud y/o pendiente.
También es posible que, por ejemplo, el área (O) y/o el área (U) tenga una longitud (Lo) y/o (Lu) de cero centímetros. Si estas dos áreas (O) y (U) tienen una longitud (Lo) y (Lu) de cero centímetros y el área (P) y el área (N) tienen la misma pendiente en toda el área, la primera abertura de salida (A1) discurre, por ejemplo, en zigzag.
Conforme a la invención, la primera abertura de salida (A1) tiene de forma especialmente preferente forma de ranura, lo más preferentemente posible forma de zigzag.
La primera abertura de salida (A1) puede también estar interrumpida. Entonces, la primera abertura de salida (A1) comprende dos o más primeras aberturas de salida (A1). Si la primera abertura de salida (A1) tiene las áreas descritas anteriormente, así puede estar interrumpida tanto entre las áreas individuales como también dentro de las áreas individuales.
La primera abertura de salida (A1) puede describirse, por ejemplo, a través de los siguientes seis valores:
- Ancho (Ba1): El ancho (Ba1) indica el ancho de la primera abertura de salida (A1) medido a lo largo del ancho (B) del primer lado (9). El ancho (Ba1) puede variar en un amplio rango. En una forma de ejecución conforme a la invención se encuentra en el rango de10 a 4000 cm, preferentemente en el rango de 200 a 2500 cm y de manera particularmente preferente en el rango de 500 a 1300 cm.
- Altura (Ha): La altura (Ha) indica la distancia entre el borde inferior más bajo de la primera abertura de salida (A1) y el borde superior más alto de la primera abertura de salida (A1). Los términos "borde inferior" y "borde superior" se refieren a los bordes a lo largo de la altura (H) del primer lado (9). La altura (Ha) se encuentra, en una forma de ejecución conforme a la invención, en el rango de 1 a 200 mm, preferentemente en el rango de 5 a 150 mm y de anera particularmente preferente en el rango de 5 a 100 mm.
- Espesor (t): El espesor (t) indica la extensión entre un borde inferior y un borde superior de una de las áreas descritas anteriormente de la primera abertura de salida (A1). El espesor (t) puede variar a lo largo del ancho (Ba1) de la primera abertura de salida (A1). Preferentemente, el espesor (t) de la primera abertura de salida (A1) es esencialmente constante. "Esencialmente constante" significa en el contexto de la presente invención, que el espesor (t) varía a lo largo del ancho (B A1) de la primera abertura de salida (A1) alrededor de como máximo /- 0,1 mm, preferentemente unos /- 0,05 mm y de manera particularmente preferente en como máximo /- 0,01 mm. El espesor (t) de la primera abertura de salida (A1) se encuentra en una forma de ejecución conforme a la invención en el rango de 0,05 a 10 mm, preferentemente en el rango de 0,1 a 5 mm y de manera particularmente preferente en el rango de 0,1 a 2 mm. En una forma de ejecución del procedimiento conforme a la invención, el espesor (t) de la primera abertura de salida (A1) se adapta al espesor del material de fibra (FM) utilizado en el procedimiento.
- Longitud inferior (Lu): La longitud inferior (Lu) es la longitud del área (U) descrita anteriormente, que tiene una pendiente de 0 para una primera abertura de salida (A1), por ejemplo, en forma de onda. La longitud inferior (Lu) se mide a lo largo del ancho (B) del primer lado (9). Se encuentra habitualmente en el rango de 0 a 100 mm, preferentemente en el rango de 0 a 50 mm y de manera particularmente preferente en el rango de 0 a 20 mm. - Longitud superior (Lo): La longitud superior (Lo) es la longitud del área (O) descrita anteriormente, que tiene una pendiente de 0 para una primera abertura de salida (A1), por ejemplo, en forma de onda. La longitud superior (Lo) se mide a lo largo del ancho (B) del primer lado (9). Se encuentra habitualmente en el rango de 0 a 100 mm, preferentemente en el rango de 0 a 50 mm y de manera particularmente preferente en el rango de 0 a 20 mm. - Ángulo (a): el ángulo (a) se define como el ángulo entre la tangente al área (O) descrita anteriormente con una pendiente de 0 y el área (N) descrita anteriormente con la pendiente negativa, para una primera abertura de salida (A1), por ejemplo, en forma de onda. El ángulo (a) se encuentra habitualmente en el rango de 10 a 90°, preferentemente en el rango de 40 a 90°.
Los valores descritos anteriormente se muestran a modo de ejemplo en la Figura 6. La Figura 6 muestra un material compuesto de fibra/espuma 14 producido conforme a la invención. Éste comprende una espuma 13, así como un material de fibra (FM; 12). La primera abertura de salida (A1) de la herramienta (W) para producir este material compuesto de fibra/espuma 14 tiene la misma forma que el material de fibra (FM; 12) del material compuesto de fibra/espuma 14. En la Figura 6 se dibujan, por tanto, los valores antes descritos para la primera abertura de salida (A1) en el material de fibra (FM; 12).
Las Figuras 5a a 5e muestran diversas espumas reforzadas producidas con el procedimiento conforme a la invención. Las líneas con el símbolo de referencia 12 corresponden al material de fibra (FM). Para producir los materiales compuestos de fibra/espuma 14, el material de fibra (FM, 12) se extruyó a través de una primera abertura de salida (A1) en forma de líneas con el símbolo de referencia 12. Correspondientemente, las líneas con el número de referencia 12 en las Figuras 5a a 5e están ejemplos de formas de la primera abertura de salida (A1).
Conforme a la invención, el primer lado (9) comprende además al menos una segunda abertura de salida (A2) y al menos una tercera abertura de salida (A3).
"Al menos una segunda abertura de salida (A2)" significa, en el contexto de la presente invención, tanto exactamente una segunda abertura de salida (A2) como también dos o más segundas aberturas de salida (A2). Conforme a la invención se prefieren dos o más segundas aberturas de salida (A2).
"Al menos una tercera abertura de salida (A3)" significa, en el contexto de la presente invención, tanto exactamente una tercera abertura de salida (A3) como también dos o más terceras aberturas de salida (A3). Se prefieren dos o más terceras aberturas de salida (A3).
Por ejemplo, el primer lado (9) 1 a 1000 puede comprender segundas aberturas de salida (A2). El primer lado (9) comprende preferentemente de 3 a 500 segundas aberturas de salida (A2) y el primer lado (9) comprende de manera especialmente preferente de 5 a 100 segundas aberturas de salida (A2).
Por ejemplo, el primer lado (9) comprende de 1 a 1000 terceras aberturas de salida (A3). El primer lado (9) comprende preferentemente de 3 a 500 terceras aberturas de salida (A3) y el primer lado (9) comprende de manera particularmente preferente de 5 a 100 terceras aberturas de salida (A3).
Por ejemplo, el primer lado (9) tiene, por tanto, de 1 a 1000 segundas aberturas de salida (A2) y/o de 1 a 1000 terceras aberturas de salida (A3).
Como segunda abertura de salida (A2) de la herramienta (W) sirven, en principio, todas las aberturas de salida conocidas por el experto. Se prefieren las segundas aberturas de salida (A2), que posibiliten extruír el polímero espumable (SP) en el procedimiento conforme a la invención. La segunda abertura de salida (A2) puede tener, en principio, todas las formas conocidas. La segunda abertura de salida (A2) puede, por ejemplo, tener forma de ranura, de estrella, elipsoidal, poligonal o de punta. Preferentemente, la segunda abertura de salida (A2) tiene forma de punta.
El tamaño de la segunda abertura de salida (A2) puede variar en un amplio rango. La segunda abertura de salida (A2) tiene preferentemente un diámetro en el rango de 0,1 a 5 mm, de manera especialmente preferente un diámetro en el rango de 0,5 a 3 mm y de manera particularmente preferente un diámetro en el rango de 1,5 a 2 mm.
Cuando la segunda abertura de salida (A2) tenga una sección transversal diferente de la forma redonda, así se determinará el diámetro como valor medio del diámetro mayor y el menor de la segunda abertura de salida (A2). El experto conoce procedimientos para esto.
Para la tercera abertura de salida (A3) sirven correspondientemente las ejecuciones y preferencias descritas anteriormente para la segunda abertura de salida (A2).
Preferentemente, la segunda abertura de salida (A2) y/o la tercera abertura de salida (A3) de la herramienta (W) conforme a la invención tiene, por tanto, forma de ranura, de estrella, elipsoidal, poligonal o de punta.
Conforme a la invención, la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternan con la primera abertura de salida (A1) al menos a lo largo de una parte del ancho (B) del primer lado (9). Debe entenderse por esto que a lo largo del ancho (B) del primer lado (9) hay dispuestas, por ejemplo, alternamente una segunda abertura de salida (A2), entonces una primera abertura de salida (A1) y entonces una tercera abertura de salida (A3). La secuencia de las aberturas de salida sigue, por consiguiente, por ejemplo, el patrón A2, A1, A3. Si la herramienta (W) comprendiera dos o más segundas aberturas de salida (A2) y/o dos o más terceras aberturas de salida (A3) así podría el patrón seguir, por ejemplo, la secuencia A2, A1, a 3, A1, A2, A1, A3, A1, A2.
En otras palabras, la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) están separadas entre sí por la primera abertura de salida (A1) al menos a lo largo de una parte del ancho (B) del primer lado (9).
Si la herramienta (W) comprendiera dos o más segundas aberturas de salida (A2) y/o dos o más terceras aberturas de salida (A3), así podrían también dos o más segundas aberturas de salida (A2) estar separadas por la primera abertura de salida (A1) de dos o más terceras aberturas de salida (A3).
Conforme a la invención, es además posible que la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternen con la primera abertura de salida (A1) sólo a lo largo de una parte del ancho (B) del primer lado (9). En una forma de ejecución adicional conforme a la invención, la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternan además con la primera abertura de salida (A1) a lo largo de la altura (H) del primer lado (9).
La segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) pueden estar dispuestas a lo largo de todo el ancho (B) y toda la altura (H) del primer lado (9).
Preferentemente, la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) están dispuestas en un área entre el borde inferior más bajo de la primera abertura de salida (A1) y el borde superior más alto de la primera abertura de salida (A1).
Más preferentemente, la segunda abertura de salida (A2) y/o la tercera abertura de salida (A3) están dispuestas a lo largo de todo el ancho (Ba-i) de la primera abertura de salida (A1).
En una forma de ejecución preferida adicional, la segunda abertura de salida (A2) y/o la tercera abertura de salida (A3) están dispuestas sólo a lo largo de una parte del ancho (Ba i) de la primera abertura de salida (A1).
En otra forma de ejecución preferida, la segunda abertura de salida (A2) y/o la tercera abertura de salida (A3) están dispuestas a lo largo de un área a lo largo del ancho (B) del primer lado (9), que es mayor que el ancho (Ba i) de la primera abertura de salida (A1).
Preferentemente, la primera abertura de salida (A1) discurre en zigzag y la segunda abertura de salida (A2) está dispuesta por encima del borde superior de la primera abertura de salida (A1) y la tercera abertura de salida (A3) está dispuesta por debajo del borde inferior de la primera abertura de salida (A1).
En una forma de ejecución particularmente preferida de la herramienta (W) conforme a la invención, dentro de la herramienta (W) no existe ningún contacto entre la segunda abertura de salida (A2) y la primera abertura de salida (A1), así como entre la tercera abertura de salida (A3) y la primera abertura de salida (A1). En el procedimiento conforme a la invención, esto significa que el material de fibra (FM), que se extrusiona en el paso procedimental d) a través de la primera abertura de salida (A1), no entra en contacto en la herramienta (W) con el polímero espumable (SP), que se extrusiona a través de la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3). El polímero espumable (SP) y el material de fibra (FM) entran, por tanto, en contacto sólo durante la extrusión de la herramienta (W).
Conforme a la invención, la carcasa (1) de la herramienta (W) comprende además al menos una primera abertura de entrada (E1) y al menos una segunda abertura de entrada (E2).
"Al menos una primera abertura de entrada (E1)" significa en el contexto de la presente invención tanto exactamente una primera abertura de entrada (E1) como también dos o más primeras aberturas de entrada (E1).
El número de primeras aberturas de entrada (E1) de la herramienta (W) es, por ejemplo, dependiente del número de materiales de fibras (FM) proporcionados en el paso procedimental a) del procedimiento conforme a la invención. Si, por ejemplo, se proporciona exactamente un material de fibra (FM), así se prefiere exactamente una primera abertura de entrada (E1) preferentemente. Si, en cambio, se proporcionan dos o más materiales de fibras (FM), así comprende la primera abertura de entrada (E1) preferentemente dos o más primeras aberturas de entrada (E1). También es posible que se preparen dos o más materiales de fibras (FM) y la herramienta (W) comprenda exactamente una primera abertura de entrada (E1). Entonces, el ancho (BE1) de la primera abertura de entrada (E1) corresponde habitualmente al menos a la suma de los anchos de los dos o más materiales de fibras (FM).
La primera abertura de entrada (E1) tiene un ancho (BE1) y un espesor (DE1). El ancho (BE1) de la primera abertura de entrada (E1) es preferentemente perpendicular a la dirección de extrusión. Según la definición, el espesor (DE1) de la primera abertura de entrada (E1) es siempre menor o igual que el ancho (BE1) de la primera abertura de entrada (E1). El ancho (BE1) es habitualmente perpendicular al espesor (DE1). Respecto a un sistema de coordenadas bidimensional rectangular, el ancho (BE1) se designa también como dirección y y el espesor (DE1) como dirección x. El espesor (DE1) puede tanto ser perpendicular a la dirección de extrusión como también paralelo a la dirección de extrusión, en función de dónde esté dispuesta la primera abertura de entrada (E1) en la carcasa (1). Como primera abertura de entrada (E1) sirven en principio todas las aberturas de entrada conocidas por el experto. Preferentemente, la primera abertura de entrada (E1) está diseñada de forma que el material de fibra (FM) pueda alimentarse en el procedimiento conforme a la invención a través de la primera abertura de entrada (E1) de la herramienta (W) a la herramienta (W). De manera particularmente preferente la primera abertura de entrada (E1) tiene forma de punta o de ranura.
En general, en el procedimiento conforme a la invención la primera abertura de entrada (E1) se adapta a la forma del material de fibra (FM) proporcionado en el paso procedimental a) del procedimiento conforme a la invención. Si en el procedimiento conforme a la invención se proporcionara, por ejemplo, un material de fibra plano (FM), así la primera abertura de entrada (A1) tendría preferentemente forma de ranura. Si como material de fibra (FM) se usara, por ejemplo, un material de fibra (FM) con una sección transversal redonda, así la primera abertura de entrada (A1) tendría preferentemente forma de punta.
Además, la primera abertura de entrada (E1) puede comprender dispositivos, que faciliten la alimentación del material de fibra (FM) en el procedimiento conforme a la invención. Por ejemplo, la primera abertura de entrada (E1) puede comprender rodillos, a través de los cuales se puede guiar el material de fibra (FM) en la herramienta (W). La primera abertura de entrada (E1) puede estar dispuesta en cualquier lado de la carcasa (1). Habitualmente, la primera abertura de entrada (E1) está dispuesta en uno de los lados adicionales opcionalmente presentes. De manera particularmente preferente, la primera abertura de entrada (E1) está dispuesta en la carcasa (1) de forma que el material de fibra (FM), que se alimenta a la herramienta (W) en el procedimiento conforme a la invención a través de la primera abertura de entrada (E1) y se extrusiona a través de la primera abertura de salida (A1), excepto por la herramienta de moldeo (8) contenida opcionalmente entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1), no se doble y/o gire en su ancho.
La distancia entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1) puede ser de cualquier tamaño.
Conforme a la invención, la primera abertura de salida (A1) está conectada a la primera abertura de entrada (E1). Por "conectada” se entiende en el contexto de la presente invención, que el material de fibra (FM) en el procedimiento de la presente invención puede alimentarse a la herramienta (W) a través de la primera abertura de entrada (E1) y extruirse a través de la primera abertura de salida (A1) de la herramienta (W).
Con otras palabras, "conectada" significa que la primera abertura de entrada (E1) está conectada a la segunda abertura de salida (A1) al menos a través del material de fibra (FM), cuando éste se alimenta a la herramienta (W) a través de la primera abertura de entrada (E1). Conforme a la invención, por consiguiente, no es necesario que haya dispositivos entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1), que conecten la primera abertura de entrada (E1) a la primera abertura de salida (A1).
En una forma de ejecución de la presente invención, hay dispositivos entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1), que conectan la primera abertura de salida (A1) a la primera abertura de entrada (E1). Por ejemplo, la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1) pueden estar conectadas entre sí por al menos una línea, por ejemplo, una canalización, y/o al menos una cinta transportadora.
Preferentemente, entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1) hay dispuestos rodillos, a través de los puede transportarse que el material de fibra (FM).
En la conexión entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1) hay preferentemente al menos una herramienta de moldeo (8).
"Al menos una herramienta de moldeo (8)" significa en el contexto de la presente invención tanto exactamente una herramienta de moldeo (8) como también dos o más herramientas de moldeo (8). Cuando se empleen dos o más herramientas de moldeo (8) en la herramienta (W) conforme a la invención, así podrán disponerse las herramientas de moldeo (8) una al lado de otra o una detrás de otra. Los términos "una al lado de otra" y "una detrás de otra” indican la disposición de las herramientas de moldeo (8) con vista a lo largo de la dirección de extrusión. Preferentemente se disponen dos o más herramientas de moldeo (8) una detrás de otra.
La herramienta de moldeo (8) sirve para dar forma al material de fibra (FM) en el procedimiento conforme a la invención. Herramientas de moldeo (8) adecuadas para esto son conocidas por el experto como tales. Se prefieren las herramientas de moldeo (8), que deforman el material de fibra (FM) de forma continua, de forma que el procedimiento de la presente invención pueda realizarse en continuo.
La herramienta de moldeo (8) puede tener, por ejemplo, ranuras, a través de las cuales puede guiarse el material de fibra (FM) y así darle la forma deseada. Por otra parte, el material de fibra (FM) puede calentarse, por ejemplo, antes de la herramienta de moldeo (8) o en la herramienta de moldeo (8), para dar forma al material de fibra (FM).
En una forma de ejecución de la presente invención, por consiguiente, puede calentarse la herramienta de moldeo (8). El material de fibra (FM) puede, además, deformarse en la herramienta de moldeo (8), por ejemplo, a través de presión.
La herramienta de moldeo (8) está dispuesta en general esencialmente perpendicular a la dirección de extrusión. A "esencialmente perpendicular" se aplican las anteriormente descritas ejecuciones y preferencias.
Preferentemente, la herramienta de moldeo (8) está dispuesta esencialmente perpendicular a la conexión entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1).
Por otra parte, es posible que la herramienta de moldeo (8) se estreche, por ejemplo, de forma cónica a lo largo de la dirección de extrusión.
Se prefiere que la herramienta de moldeo (8) tenga una estructura tridimensional. De manera especialmente preferente, la estructura tridimensional de la herramienta de moldeos (8) tiene la misma forma que la primera abertura de salida (A1).
Se prefiere particularmente que la herramienta de moldeo (8) de la herramienta (W) tenga una estructura tridimensional en forma de las primeras aberturas de salida (A1) y/o se disponga esencialmente perpendicular a la conexión entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1).
Una estructura tridimensional significa que la herramienta de moldeo (8) por al menos un lado, que discurre esencialmente paralelo a la dirección de extrusión, tenga estructuras, que preferentemente estén moldeadas esencialmente perpendiculares a la dirección de extrusión.
"Esencialmente paralelo" significa que el ángulo entre el lado, que presenta la estructura tridimensional, y la dirección de extrusión se desvía de la alineación paralela en como máximo /- 45°, preferentemente en como máximo /- 30° y de manera especialmente preferente en como máximo /- 20°.
Para la forma de la estructura tridimensional se aplican las ejecuciones y preferencias descritas anteriormente para la forma de la primera abertura de salida (A1).
"Al menos una segunda abertura de entrada (E2)" significa en el contexto de la presente invención tanto exactamente una segunda abertura de entrada (E2) como también dos o más segundas aberturas de entrada (E2).
Como segunda abertura de entrada (E2) sirven en principio todas las aberturas de entrada conocidas por el experto. Se prefieren las segundas aberturas de entrada (E2), que son apropiadas para alimentar el polímero espumable (SP) en el procedimiento conforme a la invención a través de la segunda abertura de entrada (E2) a la herramienta (W).
La segunda abertura de entrada (E2) puede estar dispuesta en cualquier lado de la carcasa (1). Preferentemente, la segunda abertura de entrada está dispuesta en uno de los lados adicionales y, de manera particularmente preferente, la segunda abertura de entrada (E2) está dispuesta en uno de los lados adicionales, que linde directamente con el primer lado (9). Lo más preferentemente, la segunda abertura de entrada (E2) está dispuesta en uno de los lados adicionales, que linde directamente con el primer lado en la dirección x del primer lado (9). Por otra parte, se prefiere que la segunda abertura de entrada (E2) se disponga en uno de los lados adicionales, en que no esté dispuesta la primera abertura de entrada (E1).
Conforme a la invención, la segunda abertura de entrada (E2) está conectada a la segunda abertura de salida (A2) y a la tercera abertura de salida (A3) por un distribuidor multivía (6).
Los distribuidores multivía (6) como tales son conocidos por el experto. Habitualmente, los distribuidores multivía (6) incluyen al menos una abertura de entrada y al menos dos aberturas de salida. Conforme a la invención se prefieren los distribuidores multivía (9) con de 1 a 10 aberturas de entrada y de 2 a 20 aberturas de salida. Conforme a la invención se prefieren particularmente los distribuidores multivía con de 1 a 5 aberturas de entrada y de 2 a 10 aberturas de salida y se prefieren especialmente los distribuidores multivía (6) con de 1 a 3 aberturas de entrada y de 2 a 5 aberturas de salida.
En una forma de ejecución de la presente invención, la segunda abertura de salida (A2) está conectada a través de una primera abertura de salida del distribuidor multivía (6) y la abertura de entrada del distribuidor multivía (6) a la segunda abertura de entrada (E2) y la tercera abertura de salida (A3) está conectada a través de una segunda abertura de salida del distribuidor multivía (6) y la abertura de entrada del distribuidor multivía (6) a la segunda abertura de entrada (E2).
El distribuidor multivía (6) conforme a la invención puede contener otros elementos conocidos por el experto. Estos elementos pueden ser estáticos o dinámicos. Los elementos estáticos no tienen partes móviles, los elementos dinámicos tienen partes móviles. Ejemplos de elementos dinámicos son las válvulas.
En una forma de ejecución preferida de la herramienta (W) conforme a la invención, la segunda abertura de salida (A2) está conectada a través de un primer distribuidor de ranura amplia (7) al distribuidor multivía (6). Además, se prefiere que la tercera abertura de salida (A3) esté conectada a través de un segundo distribuidor de ranura amplia (11) con al distribuidor multivía (6).
En una forma de ejecución de la herramienta (W) conforme a la invención, por consiguiente, la segunda abertura de salida (A2) está conectada al distribuidor multivía (6) a través de un primer distribuidor de ranura amplia (7) y/o la tercera abertura de salida (A3) está conectada al distribuidor multivía (6) a través de un segundo distribuidor de ranura amplia (11).
Por "un primer distribuidor de ranura amplia (7)" se entiende conforme a la invención tanto exactamente un primer distribuidor de ranura amplia (7) como también dos o más primeros distribuidores de ranura amplia (7). Por "un segundo distribuidor de ranura amplia (11)" se entiende conforme a la invención tanto exactamente un segundo distribuidor de ranura amplia (11) como también dos o más segundos distribuidores de ranura amplia (11).
En el contexto de la presente invención se prefiere particularmente, que la segunda abertura de salida (A2) esté conectada a través del primer distribuidor de ranura amplia (7) a la primera abertura de salida del distribuidor multivía (6) y que la tercera abertura de salida (A3) esté conectada a través del segundo distribuidor de ranura amplia (11) a la segunda abertura de salida del distribuidor multivía (6).
Los distribuidores de ranura amplia como tales son conocidos por el experto. Conforme a la invención, el primer distribuidor de ranura amplia (7) y el segundo distribuidor de ranura amplia (11) se seleccionan preferentemente en cada caso independientemente unos de otros del grupo constituido por distribuidores en forma de percha, distribuidores en forma de cola de pez y distribuidores en T. Se prefieren especialmente como primer distribuidor de ranura amplia (7) y como segundo distribuidor de ranura amplia (11) los distribuidores en forma de percha.
Al emplear un primer distribuidor de ranura amplia (7) y/o un segundo distribuidor de ranura amplia (11) es ventajoso que a través de la guía especial de los canales en el primer distribuidor de ranura amplia (7) y/o en el segundo distribuidor de ranura amplia (11) el polímero espumable (SP) puede extruirse en el procedimiento conforme a la invención con presión constante a lo largo de todo el ancho del primer y/o segundo distribuidor de ranura amplias (7, 11) desde la segunda y/o tercera abertura de salida (A2, A3). El polímero espumable (SP) se espuma, por tanto, uniformemente al salir de la segunda y/o tercera abertura de salida (A2, A3) y se obtiene una espuma especialmente uniforme. Una espuma uniforme tiene, por ejemplo, una distribución homogénea del tamaño de poro y/o un espesor uniforme.
La Figura 1 muestra para ejemplificar una forma de ejecución preferida conforme a la invención de la herramienta (W), que comprende una carcasa 1. La carcasa 1 presenta un primer lado 9. En este primer lado 9 hay dispuesta una primera abertura de salida en zigzag (A1, 4), así como varias segundas aberturas de salida (A2, 5) y varias terceras aberturas de salida (A3, 10). Las segundas aberturas de salida (A2, 5) y las terceras aberturas de salida (A3, 10) alternan a lo largo de todo el ancho (B A1) de la primera abertura de salida (A1, 4) con la primera abertura de salida (A1, 4). Las segundas aberturas de salida (A2, 5) están conectadas a través del primer distribuidor de ranura amplia 7 al distribuidor multivía 6 y las terceras aberturas de salida (A3, 10) están conectadas a través del segundo distribuidor de ranura amplia 11 al distribuidor multivía 6. Las segundas aberturas de salida (A2, 5) y las terceras aberturas de salida (A3, 10) están conectadas a través del distribuidor multivía 6 a la segunda abertura de entrada (E2, 3), que está contenida en la carcasa 1. La carcasa 1 tiene, además, una primera abertura de entrada (E1, 2). Entre la primera abertura de entrada (E1, 2) y la primera abertura de salida (A1, 4) hay una herramienta de moldeo 8. Uno de sus lados tiene la misma forma en zigzag que la primera abertura de salida (A1,4).
La Figura 2 muestra la vista superior de la herramienta (W) representada en la Figura 1. Aquí se representa cómo el primer distribuidor de ranura amplia 7 une el distribuidor multivía 6 con las segundas aberturas de salida (A2, 5). La Figura 3 muestra una vista del primer lado 9 de la herramienta (W) según la Figura 1 y el primer distribuidor de ranura amplia situado detrás del primer lado 9 7 y el segundo distribuidor de ranura amplia 11, así como el distribuidor multivía 6. Se representa cómo está conectada la segunda abertura de entrada (E2, 3) a través de la una abertura de entrada y las dos aberturas de salida del distribuidor multivía 6 al primer distribuidor de ranura amplia (7) y el segundo distribuidor de ranura amplia 11, así como las segundas aberturas de salida (A2, 5) y las terceras aberturas de salida (A3, 10). Es evidente que el primer distribuidor de ranura amplia 7 representado en la Figura 3 y el segundo distribuidor de ranura amplia 11, así como el distribuidor multivía 6 están dispuestos espacialmente detrás del primer lado 9.
La Figura 4 muestra una vista del primer lado 9 de una forma de ejecución de la herramienta (W) conforme a la invención, para aclarar el ancho (B) del primer lado 9 y la altura (H) del primer lado 9 a, así como el ancho (Bm ) de la primera abertura de salida (A1,4) y la altura (Ha) de la primera abertura de salida (A1,4). Como también en las Figuras de 1 a 3, la primera abertura de salida (A1, 4) está dispuesta en forma de zigzag en el primer lado 9.
Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para producir un material compuesto de fibra/espuma empleando la herramienta (W) descrita anteriormente.
Es objeto de la presente invención, por consiguiente, un procedimiento para la producción de un material compuesto de fibra/espuma por extrusión a través de la herramienta (W) conforme a la invención, comprendiendo los siguientes pasos:
a) provisión de un material de fibra (FM) y de un polímero espumable (SP),
b) alimentación del material de fibra (FM) a través de la primera abertura de entrada (E1) en la herramienta (W),
c) alimentación del polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de entrada (E2) en la herramienta (W), y
d) extrusión del material de fibra (FM) a través de la primera abertura de salida (A1) de la herramienta (W) y extrusión del polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de salida (A2) y de la tercera abertura de salida (A3) de la herramienta (W), donde el polímero espumable (SP) se espuma para obtener una espuma y se une con el material de fibra (FM), para obtener el material compuesto de fibra/espuma. A continuación se define con más detalle el procedimiento conforme a la invención.
En el procedimiento conforme a la invención se fabrica un material compuesto de fibra/espuma por extrusión a través de la herramienta (W) conforme a la invención. Para la herramienta (W) utilizada en el procedimiento conforme a la invención se aplican correspondientemente las ejecuciones y preferencias descritas anteriormente. El procedimiento se lleva a cabo preferentemente en continuo.
En el paso procedimental a) se proporcionan un material de fibra (FM) y un polímero espumable (SP).
"Un material de fibra (FM)" significa en el contexto de la presente invención tanto exactamente un material de fibra como también dos o más materiales de fibras. "Un polímero espumable (SP)" significa en el contexto de la presente invención tanto exactamente un polímero espumable como también una mezcla de dos o más polímeros espumables.
Como material de fibra (FM) sirven en principio todos los materiales de fibras conocidos por el experto. Por ejemplo, el material de fibra (FM) se selecciona del grupo constituido por fibras minerales inorgánicas, fibras orgánicas, polímeros naturales, fibras orgánicas naturales de origen vegetal o animal, fibras de carbono y mezclas de los mismos.
Las fibras minerales inorgánicas apropiadas son conocidas por el experto. Preferentemente, las fibras minerales inorgánicas se seleccionan del grupo constituido por fibras de vidrio, fibras de basalto, fibras metálicas, fibras cerámicas y fibras nanotubulares.
Las fibras orgánicas apropiadas son asimismo conocidas por el experto. Se prefieren las fibras orgánicas seleccionadas del grupo constituido por fibras de policondensación y fibras de poliadición.
Los polímeros naturales apropiados son conocidas por el experto. Se prefieren los polímeros naturales seleccionados del grupo constituido por fibras a base de celulosa, fibras de goma, fibras a base de almidón y fibras a base de glucosa.
Preferentemente, el material de fibra (FM), por tanto, se selecciona del grupo constituido por fibras de vidrio, fibras de basalto, fibras metálicas, fibras cerámicas, fibras nanotubulares, fibras de policondensación, fibras de poliadición, fibras, fibras de goma, a base de almidón fibras, a base de glucosa fibras y mezclas de los mismos.
El material de fibra (FM) puede existir en todas las formas conocidas por el experto. Preferentemente, el material de fibra (FM) existe como tela tejida, malla, trenzado, tejido no tejido, lámina orgánica, cinta de carda y/o tejido Roving. El material de fibra (FM) puede contener un agente de apresto. Por otra parte, es posible que el material de fibra (FM) contenga un material de matriz, un ligante, fibras termoplásticas, polvo y/o partículas.
En el procedimiento conforme a la invención, por consiguiente, se prefiere que
i) en el paso procedimental a) se proporcione un material de fibra (FM) seleccionado del grupo constituido por fibras minerales inorgánicas, fibras orgánicas, polímeros naturales, fibras naturales orgánicas de origen vegetal o animal, fibras de carbono y mezclas de los mismos, preferentemente seleccionado del grupo constituido por fibras de vidrio, fibras de basalto, fibras metálicas, fibras cerámicas, fibras nanotubulares, fibras de policondensación, fibras de poliadición, fibras a base de celulosa, fibras de goma, fibras a base de almidón, fibras a base de glucosa y mezclas de los mismos y/o
ii) en el paso procedimental a) el material de fibra (FM) exista como tela tejida, malla, trenza, vellón, hoja orgánica, cinta de carda y/o roving y/o
iii) en el paso procedimental a) se proporcione un material de fibra (FM), que contenga un agente de apresto y/o
iv) en el paso procedimental a) se proporcione un material de fibra (FM), que contenga un material de matriz, un ligante, fibras termoplásticas, polvo y/o partículas.
El material de fibra (FM) puede proporcionarse en el paso procedimental a) según cualquiera de los métodos conocidos por el experto. El material de fibra (FM) se proporciona preferentemente sobre rodillos.
Como polímero espumable (SP) sirve en principio cualquier polímero espumable conocido por el experto.
Conforme a la invención, en el paso procedimental a) se proporciona preferentemente como polímero espumable (SP) un polímero termoplástico, preferentemente un polímero termoplástico seleccionado del grupo constituido por elastómeros termoplásticos, elastómeros termoplásticos con estructura copolimérica, amidas de poliéter, ésteres de poliéter, poliuretanos, polímeros de estireno, poliacrilatos, policarbonatos, poliésteres, poliéteres, poliamidas, sulfonas de poliéter, cetonas de poliéter, poliimidas, cloruros de polivinilo, poliolefinas, poliacrilonitrilos, sulfuros de poliéter, sus copolímeros y mezclas de los mismos.
Estos polímeros son conocidos como tales por el experto.
El polímero espumable (SP) se puede proporcionar en el paso procedimental a) a través de cualquiera de los métodos conocidos por el experto. El polímero espumable (SP) preferentemente se funde en una extrusora y se disuelve un espumante en el polímero espumable (SP).
Como espumante sirven en principio todos los espumantes conocidos por el experto. Preferentemente, el espumante se selecciona del grupo constituido por pentano, agua, nitrógeno y dióxido de carbono.
Preferentemente se disuelve en el rango del 0,2 al 20 % en peso del espumante en el polímero espumable (SP), relativo al peso total del polímero espumable (SP).
Preferentemente, en el procedimiento conforme a la invención, por tanto, en el polímero espumable proporcionado en el paso procedimental a) (SP) se disuelve del 0,2 al 20 % en peso de un espumante, relativo al peso total del polímero espumable (SP).
En una forma de ejecución preferida, el espumante se disuelve a presión elevada en el polímero espumable (SP). Preferentemente, la presión se mantiene entonces hasta la salida de la herramienta (W) conforme a la invención. De este modo se evita que una parte del espumante se evapore prematuramente del polímero espumable (SP).
En el paso procedimental b), el material de fibra (FM) se alimenta a la herramienta (W) a través de la primera abertura de entrada (E1). La alimentación puede realizarse por cualquiera de los métodos conocidos por el experto. Por ejemplo, el material de fibra (FM) puede guiarse sobre rodillos o sobre una cinta transportadora, para alimentarlo a través de la primera abertura de entrada (E1) a la herramienta (W).
Habitualmente, el material de fibra (FM) de guía a través de la primera abertura de entrada (E1) en la herramienta (W) de tal forma que no se doble o gire en su ancho, excepto a través de la herramienta de moldeo (8) opcionalmente presente en la herramienta (W).
En una forma de ejecución del presente procedimiento, el material de fibra (FM) se guía a través de la herramienta de moldeo (8) opcionalmente contenida en la herramienta (W). Además, el material de fibra (FM) se deforma bidimensionalmente, por ejemplo, por efecto del calor y/o de la presión.
En el paso procedimental c), el polímero espumable (SP) se alimenta a la herramienta (W) a través de la segunda abertura de entrada (E2). No hace falta decir que el polímero espumable (SP) se alimenta en el paso c) a la herramienta (W) preferentemente en la forma, en que se proporciona en el paso a), por consiguiente, preferentemente en forma fundida y opcionalmente junto con un espumante disuelto en el polímero espumable (SP). Al alimentar a través de la segunda abertura de entrada (E2), el distribuidor multivía (6) conforme a la invención distribuye el polímero espumable (SP) uniformemente a la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3).
En el paso procedimental d), el material de fibra (FM) se extruye a través de la primera abertura de salida (A1) de la herramienta (W) y el polímero espumable (SP) se extruye a través de la segunda abertura de salida (A2) y de la tercera abertura de salida (A3) de la herramienta (W).
Al extruír el polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de salida (A2) y a través de la tercera abertura de salida (A3) de la herramienta (W), el polímero espumable (SP) se espuma obteniéndose una espuma. Al extruír el polímero espumable (SP) a través de dos o más segundas aberturas de salida (A2) y/o dos o más terceras aberturas de salida (A3), así se unen preferentemente las hebras de espuma formadas en la extrusión. De manera especialmente preferente, estas hebras de la espuma se unen sin huecos. Además, se prefiere especialmente que los puntos de unión sean microscópicamente pequeños, de forma que ya no se puedan reconocer a simple vista.
Cuando el polímero espumable (SP) se espuma, aumenta su volumen. De este modo entra en contacto con el material de fibra (FM) y puede unirse a él. La conexión entre la formada espuma y el material de fibra (FM) puede surgir, por ejemplo, porque la espuma y el material de fibra (FM) se adhieran entre sí. Resulta asimismo posible que la espuma y el material de fibra (FM) se suelden entre sí. Además, es posible que la espuma únicamente se fije mecánicamente al material de fibra (FM), por ejemplo, haciendo que la espuma penetre en los huecos del material de fibra (FM).
Uniendo la espuma con el material de fibra (FM) se obtiene el material compuesto de fibra/espuma. Ejemplos de estos materiales compuestos de fibra/espuma se muestran en las Figuras 5a a 5e. allí se muestran diversas estructuras bidimensionales para el material de fibra (FM, 12). En las Figuras 5a, 5b, 5c y5d se utilizaron dos o más materiales de fibras (FM, 12). En la Figura 5e se usó exactamente un material de fibra (FM, 12).
Los materiales compuestos de fibra/espuma elaborados conforme a la invención pueden procesarse ulteriormente después de su producción. Por ejemplo, pueden soldarse o pegarse varios materiales compuestos de fibra/espuma entre sí. Preferentemente se sueldan varios materiales compuestos de fibra/espuma entre sí.
Esto puede realizarse según métodos conocidos por el experto.
Adhiriendo o soldando varios materiales compuestos de fibra/espuma se eleva adicionalmente la estabilidad mecánica de los materiales compuestos de fibra/espuma elaborados conforme a la invención.
Los materiales compuestos de fibra/espuma pegados o soldados entre sí pueden entonces, por ejemplo, cortarse. Además, es posible que el material compuesto de fibra/espuma se infiltre con resina en un paso procedimental adicional. Los métodos para esto son conocidos por el experto y se describen, por ejemplo, en la WO 03/024705. Evidentemente es posible procesar ulteriormente los materiales compuestos de fibra/espuma elaborados conforme a la invención en varios pasos, por ejemplo, puede inicialmente infiltrarse el material compuesto de fibra/espuma con resina y a continuación soldar o pegar entre sí varios materiales compuestos de fibra/espuma así infiltrados con resina.
Preferentemente, el material compuesto de fibra/espuma obtenido en el paso procedimental d) del procedimiento conforme a la invención se infiltra con resina en un paso procedimental adicional y/o el material compuesto de fibra/espuma obtenido tiene una fracción volumétrica de fibra en el rango del 0,1 a 20% en volumen, respecto al volumen total del material compuesto de fibra/espuma.
Es objeto de la presente invención además el empleo de la herramienta (W) conforme a la invención para la producción de un material compuesto de fibra/espuma por extrusión.
Lista de símbolos de referencia
1 carcasa
2 primera abertura de entrada (E1)
3 segunda abertura de entrada (E2)
4 primera abertura de salida (A1)
5 segunda abertura de salida (A2)
6 distribuidor de 3 vías
7 primer distribuidor de ranura amplia
8 herramienta de moldeo
9 primer lado
10 tercera abertura de salida (A3)
11 segundo distribuidor de ranura amplia
12 material de fibra (FM)
13 espuma
14 material compuesto de fibra/espuma
H altura del primer lado (9)
B ancho del primer lado (9)
Bai ancho de la primera abertura de salida (A1) Ha altura de la primera abertura de salida (A1) Lu longitud inferior
Lo longitud superior
t espesor de la primera abertura de salida (A1) a ángulo

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Herramienta (W), comprendiendo una carcasa (1) con
- al menos una primera abertura de entrada (E1) y al menos una segunda abertura de entrada (E2), - por lo menos una primera abertura de salida (A1), por lo menos una segunda abertura de salida (A2) y por lo menos una tercera abertura de salida (A3) y
- un primer lado (9) con un ancho (B),
donde
- la primera abertura de salida (A1), la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) están dispuestas por el primer lado (9) de la carcasa (1) y donde
- la primera abertura de salida (A1) está conectada a la primera abertura de entrada (E1), caracterizada porque
- la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) están conectadas a la segunda abertura de entrada (E2) a través de un distribuidor multivía (6) y
- la segunda abertura de salida (A2) y la tercera abertura de salida (A3) alternan con la primera abertura de salida (A1) al menos a lo largo de una parte del ancho (B) del primer lado (9).
2. Herramienta (W) según la reivindicación 1, caracterizada porque la segunda abertura de salida (A2) está conectada al distribuidor multivía (6) a través de un primer distribuidor de ranura amplia (7) y/o la tercera abertura de salida (A3) está conectada al distribuidor multivía (6) a través de un segundo distribuidor de ranura amplia (11).
3. Herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque en la conexión entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1) hay al menos una herramienta de moldeo (8).
4. Herramienta (W) según la reivindicación 3, caracterizada porque la herramienta de moldeo (8) presenta una estructura tridimensional en forma de las primeras aberturas de salida (A1) y/o está dispuesta de manera esencialmente perpendicular a la conexión entre la primera abertura de entrada (E1) y la primera abertura de salida (A1).
5. Herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el primer lado (9) presenta de 1 a 1000 segundas aberturas de salida (A2) y/o de 1 a 1000 terceras aberturas de salida (A3).
6. Herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la segunda abertura de salida (A2) y/o la tercera abertura de salida (A3) tiene forma de ranura, de estrella, elipsoidal, poligonal o de punta.
7. Herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la primera abertura de salida (A1) tiene forma de ranura, de estrella o de punta y/o el primer lado (9) comprende de 1 a 50 primeras aberturas de salida (A1).
8. Herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la primera abertura de salida (A1) discurre en zigzag y la segunda abertura de salida está dispuesta por encima del borde superior de la primera abertura de salida (A1) y la tercera abertura de salida (A3) está dispuesta por debajo del borde inferior de la primera abertura de salida (A1).
9. Procedimiento para la producción de un material compuesto de fibra/espuma por extrusión a través de la herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo los siguientes pasos:
a) provisión de un material de fibra (FM) y de un polímero espumable (SP),
b) alimentación del material de fibra (FM) a través de la primera abertura de entrada (E1) en la herramienta (W),
c) alimentación del polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de entrada (E2) en la herramienta (W), y
d) extrusión del material de fibra (FM) a través de la primera abertura de salida (A1) de la herramienta (W) y extrusión del polímero espumable (SP) a través de la segunda abertura de salida (A2) y de la tercera abertura de salida (A3) de la herramienta (W), donde el polímero espumable (SP) se espuma para obtener una espuma y se une con el material de fibra (FM), para obtener el material compuesto de fibra/espuma.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque
i) en el paso procedimental a) se proporciona un material de fibra (FM) seleccionado del grupo constituido por fibras minerales inorgánicas, fibras orgánicas, polímeros naturales, fibras orgánicas naturales de origen vegetal o animal, fibras de carbono y mezclas de los mismos, preferentemente seleccionado del grupo constituido por fibras de vidrio, fibras de basalto, fibras metálicas, fibras cerámicas, fibras nanotubulares, fibras de policondensación, fibras de poliadición, fibras a base de celulosa, fibras de goma, fibras a base de almidón, fibras a base de glucosa y mezclas de los mismos y/o
ii) en el paso procedimental a) el material de fibra (FM) existe como tela tejida, malla, trenzado, tejido no tejido, lámina orgánica, cinta de carda y/o tejido Roving y/o
iii) en el paso procedimental a) se proporciona un material de fibra (FM), que contiene un agente de apresto y/o
iv) en el paso procedimental a) se proporciona un material de fibra (FM), que contiene un material de matriz, un ligante, fibras termoplásticas, polvo y/o partículas.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque en el paso procedimental a) se proporciona como polímero espumable (SP) un polímero termoplástico, preferentemente un polímero termoplástico seleccionado del grupo constituido por elastómeros termoplásticos, elastómeros termoplásticos con estructura copolimérica, amidas de poliéter, ésteres de poliéter, poliuretanos, polímeros de estireno, poliacrilatos, policarbonatos, poliésteres, poliéteres, poliamidas, sulfonas de poliéter, cetonas de poliéter, poliimidas, cloruros de polivinilo, poliolefinas, poliacrilonitrilos, sulfuros de poliéter, sus copolímeros y mezclas de los mismos.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque en el polímero espumable (SP) proporcionado en el paso procedimental a) se disuelve del 0,2 al 20 % en peso de un espumante, relativo al peso total del polímero espumable (SP).
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el procedimiento se realiza en continuo.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el material compuesto de fibra/espuma obtenido en el paso procedimental d) se infiltra con resina en otro paso procedimental y/o el material compuesto de fibra/espuma obtenido tiene una fracción volumétrica de fibra en el rango del 0,1 al 20% en volumen, relativo al volumen total del material compuesto de fibra/espuma.
15. Empleo de la herramienta (W) según una de las reivindicaciones 1 a 8 para la producción de un material compuesto de fibra/espuma por extrusión.
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