ES2880309T3

ES2880309T3 - Método e instalación para unir una capa de cubierta a un objeto, así como una capa de cubierta adecuada para el método

Info

Publication number: ES2880309T3
Application number: ES19169702T
Authority: ES
Inventors: Elmar Mock; Mario Lehmann; Laurent Torriani; Jörg Mayer
Original assignee: Woodwelding AG
Current assignee: Woodwelding AG
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: US20190315110A1; EP3556541B1; PL3556541T3; US10981369B2; EP3556541A1

Abstract

Un método para unir una capa de cubierta (2) a un objeto (1) en un proceso de unión continuo utilizando energía de vibración mecánica y un material de unión a base de un polímero termoplástico que se licúa o al menos plastifica con la ayuda de la energía de vibración mecánica, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar la capa de cubierta (2) y el objeto (1), comprendiendo la capa de cubierta (2) y el objeto (1) cada uno una superficie de contacto, estando las dos superficies de contacto orientadas entre sí en una unión a establecer, y estando el material de unión dispuesto para constituir al menos parte de una de las dos superficies de contacto, disponer la capa de cubierta (2) y el objeto (1) con la superficie de contacto de la capa de cubierta (2) y la superficie de contacto del objeto (1) orientadas entre sí, hacer entrar la superficie de contacto de la capa de cubierta (2) en contacto con la superficie de contacto del objeto (1), precalentar el material de unión sin contacto, prensar la capa de cubierta (2) contra el objeto (1) y aplicar energía de vibración mecánica a una superficie exterior de la capa de cubierta (2) durante un tiempo suficiente como para la licuefacción o al menos plastificación y, posiblemente, dislocación del material de unión, consolidar el material de unión licuado o plastificado y, posiblemente, dislocado deteniendo la aplicación de la energía de vibración mecánica y aún prensar la capa de cubierta (2) contra el objeto (1) durante un tiempo suficiente como para que el material de unión se vuelva a solidificar, en donde el método comprende, además, una etapa de proporcionar un susceptor o un absorbente que son uno de estar integrados en el material de unión, estár dispuestos o se pueden disponer en la vecindad del material de unión, y están constituidos por la base de polímero termoplástico del material de unión, y en donde la etapa de precalentamiento comprende excitar el susceptor o el absorbente con energía electromagnética y calentar el material de unión por inducción eléctrica o magnética, caracterizado por que el precalentamiento del material de unión se lleva a cabo durante un tiempo suficiente como para elevar la temperatura del material de unión por encima de su temperatura de transición vítrea al menos, por que la etapa de prensar y aplicar energía de vibración mecánica se lleva a cabo después de la etapa de precalentamiento, y por que el método comprende una etapa de transportar la capa de cubierta (2) y el objeto (1) de manera continua en una dirección de transporte (CD) a lo largo de las etapas de disponer, de hacer entrar en contacto, de someter a precalentamiento, de prensar y aplicar energía de vibración, y de consolidar.

Description

DESCRIPCIÓN

Método e instalación para unir una capa de cubierta a un objeto, así como una capa de cubierta adecuada para el método

Campo de la invención

La invención se refiere a un método y a una instalación para unir una capa de cubierta a un objeto, en donde la capa de cubierta o el objeto comprende un material de unión, que, para el proceso de unión, se licúa o al menos se plastifica con la ayuda de energía de vibración mecánica. En este, la unión producida con la ayuda del método es preferentemente una conexión de ajuste positivo, pero también puede ser una conexión de soldadura o adhesiva. El proceso de unión del método es un proceso continuo para el cual el objeto se transporta a través de la instalación y la capa de cubierta se alimenta a la instalación de manera continua. La invención se refiere, además, a una capa de cubierta, así como a un par de capa de cubierta y objeto que son adecuados para ser procesados con la ayuda del método y la instalación. Una aplicación principal del método y la instalación de acuerdo con la invención es la unión de tiras de borde que comprenden el material de unión a bordes de objetos planos (en particular, tableros) que comprenden un material poroso o fibroso, tal como, por ejemplo, madera o conglomerado. Sin embargo, el método y la instalación de acuerdo con la invención son aplicables también para unir tiras de borde a bordes de objetos planos, en donde el objeto plano comprende el material de unión. Otra aplicación del método y la instalación de acuerdo con la invención es la preparación de un material compuesto de estructura intercalada, en donde el núcleo o las pieles (capas superiores) son porosas. Un compuesto de estructura intercalada, como se utiliza en el presente documento, se refiere a un material compuesto que se compone de diferentes capas hechas de materiales con diferentes atributos, que tienen la secuencia capa superior - núcleo - capa superior (por ejemplo, un núcleo de baja densidad y una fina de piel delgada enlazada a cada lado). Los materiales de núcleo adecuados son, por ejemplo, espumas de estructura de celdas abiertas y cerradas y materiales de estructura de nido de abeja. En ocasiones, la estructura de nido de abeja está rellena con otras espumas para una mayor resistencia. La espuma metálica de celdas abiertas y cerradas también se puede utilizar como materiales de núcleo. El material compuesto de metal es un tipo de intercalado formado a partir de dos pieles de metal delgadas enlazadas a un núcleo de plástico que se puede producir utilizando un método y una instalación de acuerdo con la invención. También se pueden producir laminados de vidrio o termoplásticos reforzados con fibra de carbono utilizando un método y una instalación de acuerdo con la invención. Un material poroso, como se utiliza en el presente documento, es cada material que tiene espacios vacíos o huecos. Así mismo, el método y la instalación de acuerdo con la invención también son adecuados para otras aplicaciones, en las que, en particular, la capa de cubierta no tiene forma de tira y/o la capa de cubierta no está fijada al borde de un objeto en forma de tablero, sino a cualquier superficie de un objeto de cualquier forma, en donde cualquiera de la capa de cubierta y el objeto comprende el material de unión.

Antecedentes de la invención

Un proceso continuo para unir una tira de borde a tableros se describe, por ejemplo, en la publicación WO 01/89809. De acuerdo con la divulgación de la publicación mencionada, los tableros están hechos, por ejemplo, de madera o conglomerado y la tira de borde está hecha de un material termoplástico. Los tableros se transportan uno detrás de otro a través de un aparato y la tira de borde se alimenta al aparato desde un rodillo de alimentación. Durante el transporte, la tira de borde se prensa contra el borde del tablero y se aplica vibración ultrasónica a la tira de borde a través de un sonotrodo que vibra que actúa desde el lado de tira que está orientado lejos del tablero. La vibración provoca fricción entre la tira y el tablero y, con esta, calor, que provoca que el material de tira se licúe y, debido a la presión, este material licuado se prensa en el material de tablero, donde, al volver a solidificarse, constituye junto, con el material de tablero, una especie de material compuesto y, con ello, una conexión de ajuste positivo entre la tira de borde y el tablero.

De acuerdo con la divulgación del documento WO 01/89809, el uso de vibración ultrasónica en el proceso de unión tiene la ventaja de que el material licuado tiene una viscosidad muy baja debido a las altas tasas de cizallamiento producidas por la vibración. Esta baja viscosidad permite que el material licuado penetre y se disloque en estructuras muy finas, por ejemplo, porosas o fibrosas, sin la necesidad de fuerzas elevadas y sin una gran carga mecánica de estas estructuras. Este efecto se ve reforzado por el hecho de que el calentamiento por vibración se produce, en particular, donde el material a licuar está en contacto con la estructura porosa o fibrosa, de tal manera que el material fundido no tendrá una piel más fría de una viscosidad más alta donde esté en contacto con la estructura porosa o fibrosa, incluso si esta última tiene una temperatura más baja.

En la publicación WO 2016/071335, se divulga otro método para establecer una conexión de ajuste positivo entre dos objetos, uno de los cuales comprende un material termoplástico que se licúa o al menos se plastifica con la ayuda de energía de vibración ultrasónica. De acuerdo con este método, la energía de vibración se aplica a uno de los dos objetos, que no comprende material termoplástico y que tiene, por ejemplo, la forma de un espárrago que comprende una estructura rebajada. El objeto que vibra se prensa contra y en el material termoplástico del otro objeto. Debido a la vibración, el material termoplástico se licúa o al menos se plastifica y al menos una porción distal del objeto que vibra se prensa en el material termoplástico, que, al volver a solidificarse, rodea al menos el extremo distal mencionado firmemente, constituyendo, en cooperación con una estructura rebajada, una conexión de ajuste positivo entre los dos objetos.

Un proceso continuo adicional para unir una tira de borde a objetos planos se divulga en la publicación EP2977186, en donde los objetos planos son tableros compuestos reforzados con fibra que comprenden un polímero termoplástico o termoestable. La tira de borde consta de un polímero termoplástico. En el proceso continuo para unir la tira de borde al borde del tablero, la tira de borde se prensa contra el borde de la placa y el polímero termoplástico de la tira de borde se licúa parcialmente utilizando vibración ultrasónica aplicada a la tira de borde para soldar o unir adhesivamente la tira de borde al borde del tablero.

Ambas publicaciones mencionadas WO 01/89809 y EP2977186 proponen, para el proceso de unión continuo, unos sonotrodos estacionarios que actúan sobre la tira de borde y no dicen nada acerca de la salida de las instalaciones correspondientes. La publicación EP2977186 también propone un sonotrodo giratorio, es decir, muy probablemente un sonotrodo en forma de rodillo dispuesto con un eje de rotación paralelo a la anchura de tira de borde y una longitud axial que se corresponde aproximadamente con la anchura de tira de borde. Los sonotrodos giratorios similares se utilizan ampliamente en procesos de soldadura ultrasónica continuos.

El documento EP1154892 se refiere a un aparato de soldadura por ultrasonidos para soldar entre sí al menos dos láminas de material plástico superpuestas y que se desplazan de manera continua a lo largo de una trayectoria determinada. El documento EP1154892 también proporciona un método de cierre de paquetes flexibles mediante soldadura. Una característica opcional del método comprende, antes de cerrar cada paquete mediante soldadura ultrasónica, calentar cada flanco de cada paquete de modo que se ablanden las caras internas de los flancos de cada paquete. El calentamiento se puede realizar por conducción o inyectando vapor.

El documento WO 2009/156754 describe un método de producción de una estructura compuesta termoplástica reforzada con fibra que comprende el calentamiento local de al menos la capa superior de la estructura compuesta antes de introducir ondas de energía ultrasónica en la porción calentada y la consolidación.

La divulgación de todas las publicaciones citadas anteriormente se adjunta en el presente documento mediante referencia.

El documento WO 2017/015769 A1 aborda los problemas limitantes de los métodos de unión que utilizan polímeros termoplásticos y energía de vibración ultrasónica. Este divulga un método para unir un dispositivo a un objeto con la ayuda de una combinación de energía de vibración ultrasónica y calentamiento por inducción. El dispositivo comprende una porción de un polímero termoplástico y un aditivo susceptor, en donde dicha porción se licúa o plastifica al menos parcialmente a través de la energía de vibración ultrasónica en combinación con el calentamiento por inducción. El material licuado o plastificado se utiliza entonces para establecer al menos una de una conexión de ajuste positivo, una soldadura, una conexión de ajuste a presión y una conexión adhesiva.

El documento EP 2796272 A1 divulga un método para conectar miembros entre sí, en donde al menos un miembro es un miembro de resina reforzada con fibra que contiene una resina termoplástica y un material de fibra de refuerzo. El material de fibra de refuerzo sirve como elemento de calentamiento en la resina termoplástica, pudiendo dicho elemento de calentamiento calentarse mediante al menos uno de calentamiento por inducción o calentamiento dieléctrico. El calentamiento es tal que la resina termoplástica se funde con el calor generado por el material de fibra que sirve como elemento de calentamiento. El documento US 2014/0057067 A1 divulga un método para sujetar bordes a un componente de peso ligero que tiene dos capas de cubierta y un relleno dispuesto entre medias. El método comprende la etapa de anclar un soporte de borde desde el lado estrecho en ambas capas de cubierta. El soporte de borde comprende material termoplástico que se licúa durante el método acoplando energía en él y que se fuerza a las capas de cubierta para su anclaje. La energía es suministrada mediante vibraciones mecánicas, mediante calentamiento o mediante radiación y el soporte de borde se puede configurar para absorber radiación electromagnética. El documento US 2014/0057067 A1 divulga, además, anclar un soporte de borde extendido en un proceso continuo o anclar una pluralidad de soportes de borde en un proceso iterativo.

Los experimentos muestran que, para establecer, con la ayuda de un material de unión termoplástico licuado o al menos plastificado mediante la aplicación de energía de vibración ultrasónica, una conexión de ajuste positivo entre dos objetos, la aplicación de la energía de vibración ultrasónica debe ser más prolongada que en un proceso de soldadura ultrasónica. Esto es válido para el caso de que el material licuado penetre en un material penetrable, así como para el caso de incrustar un elemento en el material licuado o al menos plastificado. La necesidad de un tiempo de aplicación más prolongado se debe, en particular, al hecho de que se necesita licuar o plastificar más material y que el material licuado también necesita ser dislocado. Habitualmente, se necesita un tiempo de aplicación de unos pocos segundos, por ejemplo, en el intervalo de 3 a 5 s. Esto significa que establecer la unión propuesta en un proceso continuo y utilizar un sonotrodo estacionario de una extensión en la dirección de transporte de, digamos, 250 mm, permitiría una velocidad de transporte de como máximo 5 m/min, o incluso considerablemente menor cuando se utiliza un sonotrodo giratorio. Por supuesto, esto se puede mejorar mediante el uso de una serie de sonotrodos estacionarios o giratorios, que, sin embargo, pueden dar lugar a marcas no deseadas en la superficie exterior de la tira de borde o efectos no deseados debido al enfriamiento durante el transporte entre sonotrodos sucesivos, en particular, entre sonotrodos giratorios que no pueden estar dispuestos inmediatamente uno detrás de otro.

Sumario de la invención

El objetivo de la presente invención es crear un método y una instalación para unir una capa de cubierta a un objeto en un proceso continuo, en donde la capa de cubierta o el objeto comprende un material de unión termoplástico, que, para el proceso de unión, se licúa o al menos se plastifica con la ayuda de energía de vibración mecánica, en particular, con energía de vibración ultrasónica, en donde la unión que se desea lograr con el método es, en particular, una conexión de ajuste positivo, aunque también puede ser una soldadura o, posiblemente, una conexión adhesiva. En este, el método y la instalación son mejorar los métodos e instalaciones correspondientes del estado de la técnica ^{permitiendo velocidades de transporte más altas (deseable: hasta}100^{m/min) sin hacer que la instalación sea}significativamente más compleja y sin perjudicar la alta calidad de producto. El método y la instalación deben ser adecuados, en particular, para unir una tira de borde a los bordes de objetos en forma de tablero, pero también pueden ser aplicables para otros procesos en los que una capa de cubierta se une a la superficie de un objeto.

Este objetivo se logra mediante el método y la instalación como se definen en las reivindicaciones adjuntas.

La mejora principal del método y la instalación de acuerdo con la invención consiste en añadir al método de unión del estado de la técnica una etapa de precalentamiento del material de unión termoplástico utilizando inducción electromagnética antes y, posiblemente, también durante la etapa de aplicar la energía de vibración, y en añadir a la instalación un dispositivo de precalentamiento correspondiente, estando tal dispositivo dispuesto inmediatamente aguas arriba del dispositivo para aplicar la energía de vibración (herramienta vibratoria). En este, el dispositivo de precalentamiento está equipado para un precalentamiento sin contacto y, preferentemente, restringido localmente por inducción eléctrica o magnética.

El precalentamiento se controla para que el material de unión termoplástico alcance al menos una temperatura en la región de su temperatura de transición vítrea, preferentemente por encima de la temperatura de transición vítrea, pero por debajo del intervalo de temperatura en el que se funde el material o su componente polimérico respectivamente. Esto significa que la energía de vibración se utiliza principalmente para la licuefacción y únicamente muy poca para elevar la temperatura del material de unión, en particular, no se utiliza para calentar el material de unión a temperaturas por debajo de su temperatura de transición vítrea, donde la absorbancia de la energía de vibración es baja y, por lo tanto, tal calentamiento es particularmente ineficaz. Esto significa, así mismo, que el tiempo necesario para el proceso de unión es significativamente más corto que el tiempo necesario para lograr la misma meta con un método de acuerdo con el estado de la técnica que no comprende la etapa de precalentamiento.

Así mismo, el precalentamiento está, preferentemente, restringido localmente para calentar únicamente el material de unión, es decir, únicamente el material que, para establecer la unión, necesita licuarse o plastificarse. Esto significa que la licuefacción de otras porciones de la capa de cubierta y/o del objeto no se precalientan o apenas se precalientan y, por lo tanto, absorben considerablemente menos energía de vibración, incluso si tales porciones adicionales comprenden un material que tiene propiedades termoplásticas muy similares a las del material de unión.

Para permitir el precalentamiento sin contacto utilizando energía electromagnética, el material de unión o algún otro componente de la capa de cubierta y/o el objeto debe ser capaz de funcionar como susceptor o absorbente (para calentamiento por inducción magnética o eléctrica), en donde, para la restricción local deseada del precalentamiento, este otro componente necesita estar dispuesto en la vecindad inmediata del material de unión. Preferentemente, el material de unión comprende un aditivo susceptor o absorbente (por ejemplo, partículas, fibras, o disposiciones bidimensionales o tridimensionales de fibras, hilos o alambres), en donde las porciones termoplásticas vecinas al material de unión están exentas del precalentamiento al no comprender el aditivo susceptor o absorbente. También existen polímeros termoplásticos, que pueden funcionar ellos mismos como susceptores o absorbentes y, por lo tanto, son adecuados como materiales de unión o componentes de estos. De manera alternativa, la función de susceptor o absorbente es asumida por un elemento susceptor o absorbente separado (por ejemplo, disposición bidimensional o tridimensional de fibras, hilos o alambres) que se alimenta por separado en el proceso de unión y, preferentemente, se precalienta por separado y es hecho entrar en contacto con el material de unión en una configuración precalentada.

Un atributo importante del proceso de calentamiento por inducción es que el calor se genera dentro del propio material de unión, en lugar de mediante una fuente de calor externa por conducción de calor. Por tanto, el material de unión se puede calentar muy rápidamente y orientarse al objetivo, (la presencia del susceptor o absorbente define la ubicación del calentamiento). Una vez licuada al menos parte del material termoplástico, también se puede utilizar un campo magnético de alta frecuencia para remover el material de unión, lo cual es útil para garantizar que el material termoplástico sea rápido y completamente licuado y que el material de unión se mezcle y se disloque (fluya hacia el interior de los poros o huecos). Sin perjuicio de que el inventor imagina que esta es una posible explicación a la observación de que el uso de inducción electromagnética dentro del método de la invención hace que el proceso de unión sea más rápido y más preciso en comparación con otras técnicas de calentamiento conocidas.

La vibración mecánica u oscilación adecuada para el método de acuerdo con la invención tiene preferentemente una frecuencia de entre 2 y 200 kHz (incluso más preferentemente entre 10 y 100 kHz, o entre 20 y 40 kHz) y una energía de vibración de 0,2 a 20 W por milímetro cuadrado de superficie activa. La herramienta vibratoria es, por ejemplo, un sonotrodo estacionario diseñado de tal manera que su cara de contacto oscile predominantemente en la dirección del eje de la herramienta (vibración longitudinal) y con una amplitud entre 1 y 100 |jm, preferentemente alrededor de 30 a 60 jm . La herramienta vibratoria también puede ser un sonotrodo giratorio. Las vibraciones preferentes mencionadas se producen, por ejemplo, mediante sonotrodos estacionarios o giratorios de dispositivos ultrasónicos como, por ejemplo, los conocidos a partir de la soldadura ultrasónica.

Una realización preferente de la invención se refiere a una instalación para llevar a cabo el método de la invención, que comprende:

una zona de alimentación (F) equipada para disponer la capa de cubierta y el objeto con la superficie de contacto de la capa de cubierta y la superficie de contacto del objeto orientadas entre sí, y para hacer entrar la superficie de contacto de la capa de cubierta en contacto con la superficie de contacto o el objeto,

una zona de precalentamiento (PH) dispuesta aguas abajo o parcialmente solapada con la zona de alimentación (F) y equipada con un dispositivo de precalentamiento,

una zona de licuefacción (L) dispuesta aguas abajo de la zona de precalentamiento (PH) y equipada con una herramienta vibratoria dispuesta para aplicar vibración mecánica y una fuerza de prensado a una superficie exterior de la capa de cubierta,

una zona de consolidación (C) equipada con un dispositivo de consolidación dispuesto para una aplicación adicional de una fuerza de prensado a la superficie exterior de la capa de cubierta, y

un transportador para transportar el objeto de manera continua en una dirección de transporte (C) a través de la zona de alimentación (F), la zona de precalentamiento (PH), la zona de licuefacción (L) y la zona de consolidación (C) a una zona de entrega (D), así como un medio de transporte adicional para alimentar la capa de cubierta hacia y a través de la zona de alimentación (F).

Una realización de la invención se refiere a una instalación, en donde el dispositivo de precalentamiento es un conductor eléctrico o calentador de inducción dispuesto para generar un campo electromagnético alterno.

Otra realización de la invención se refiere a una instalación que comprende, además, un dispositivo de blindaje, dispuesto en al menos una de la zona de licuefacción (L) y la zona de consolidación (C) y equipado para blindar la ^{herramienta vibratoria (}8^{) de un efecto del dispositivo de precalentamiento y/o para proteger la superficie exterior de}la capa de cubierta. Una realización preferente de la invención se refiere a una instalación, en donde el transportador está equipado para transportar sucesivamente un gran número de objetos que son tableros. Otra realización de la invención se refiere a una instalación, en donde el medio de transporte está equipado, además, para alimentar una tira de borde hacia la zona de alimentación (F) y en donde el transportador está equipado para transportar los tableros con un borde orientado hacia la tira de borde. Una realización de la invención se refiere a una instalación, en donde la herramienta de vibración es un sonotrodo estacionario, un sonotrodo giratorio o una disposición giratoria de una pluralidad de sonotrodos.

El método de calentamiento de materiales poliméricos mediante inducción electromagnética, es decir, con la ayuda de un campo electromagnético alterno y un aditivo susceptor, es conocido per se. Una descripción completa de las aplicaciones y desarrollos actualmente conocidos está contenida, por ejemplo, en la publicación Thomas Bayerl et al., Compsites: Parte A 57 (2014), páginas 27-40, Elsevier.

El fenómeno de calentamiento por inducción aparece cuando materiales eléctricamente conductores y/o magnéticos, en particular ferromagnéticos, son expuestos a un campo electromagnético que alterna con una frecuencia en el intervalo de kilohercios a megahercios. Este campo alterno provoca corrientes parásitas y/o efectos de polarización magnética y, con ello, el calentamiento del material a través de resistencia eléctrica y/o pérdida por histéresis. Para calentar un polímero que no tiene los atributos deseados, el polímero debe comprender un aditivo susceptor que sea eléctricamente conductor y/o magnético. En este, el término "magnético" debe entenderse en un sentido amplio como excitable mediante un campo electromagnético alterno en el intervalo de frecuencia mencionado y, con ello, producir calor.

Los materiales susceptores de uso común son, por ejemplo, metales, tales como acero, níquel, cobalto, o aleaciones metálicas adecuadas, o minerales oxídicos, tales como magnetita, hematita, óxido de cromo (IV), goethita, o lepidocrocita, o carbono. Los aditivos susceptores de uso común son estructuras planas o tridimensionales, por ejemplo, estructuras tejidas, o partículas y fibras con tamaños, por ejemplo, en el intervalo nano, que están dispersas, por ejemplo, uniformemente, en el polímero. Para estructuras de susceptor planas o tridimensionales eléctricamente conductoras y, posiblemente, ferromagnéticas, el efecto de calentamiento se debe principalmente a las corrientes parásitas, mientras que para los aditivos de susceptor en forma de partículas o fibras que están dispersas en el polímero, el efecto de calentamiento es con una concentración de aditivos cada vez más decreciente debido a la pérdida por histéresis. Únicamente para susceptores con propiedades magnéticas o, en particular, ferromagnéticas, este último es el único efecto de calentamiento. Dado que las propiedades magnéticas de un aditivo susceptor magnético se pierden cuando el material compuesto alcanza la temperatura de Curie del material aditivo, el calentamiento por inducción con la ayuda de un material susceptor magnético pero no conductor es autocontrolable (la temperatura máxima alcanzable del material compuesto que comprende el polímero y el aditivo es igual a la temperatura de Currie del aditivo).

Los materiales de unión termoplásticos que son adecuados para el método de acuerdo con la invención son a base de un polímero termoplástico, que es sólido a temperatura ambiente, que comprende moléculas de cadena a base de C, P, S o Si, y que se transforma de sólido a líquido o puede fluir por encima de un intervalo de temperatura crítico, por ejemplo, mediante fusión, y se vuelve a transformar en un material sólido cuando se enfría de nuevo por debajo del intervalo de temperatura crítica, por ejemplo, mediante cristalización, mediante lo cual la viscosidad de la fase sólida es varios órdenes de magnitud mayor (al menos tres órdenes de magnitud) que la de la fase líquida. El polímero termoplástico comprenderá, en general, un componente polimérico que no está reticulado covalentemente o reticulado de manera que los enlaces de reticulación se abran reversiblemente al calentarlo hasta o por encima de un intervalo de temperatura de fusión. Además del polímero termoplástico, el material puede comprender un relleno, por ejemplo, fibras o partículas sin propiedades termoplásticas o con propiedades termoplásticas que incluyan un intervalo de temperatura de fusión considerablemente mayor que el intervalo de temperatura de fusión del polímero básico, en donde el relleno puede asumir la función de susceptor o absorbente, posiblemente además de otras funciones.

Los ejemplos de la base de polímero de materiales de unión termoplásticos aplicables en el método de acuerdo con la invención son polímeros termoplásticos, copolímeros o polímeros rellenos, que comprenden, por ejemplo, ^{polietileno, polipropileno, poliamidas (en particular, Poliamida 12, Poliamida 11, Poliamida}6 ^{o Poliamida}66^),polioximetileno, uretano de policarbonato, policarbonatos o carbonatos de poliéster, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), acrilester-estirol-acrilonitrilo (ASA), estireno-acrilonitrilo, cloruro de polivinilo, poliestireno, o polieteretercetona (PEEK), polieterimida (PEI), polisulfona (PSU), poli(p-fenilen sulfuro) (PPS), polímeros de cristal líquido (LCP), etc. Los LCP son de particular interés ya que su caída pronunciada de la viscosidad durante la fusión les permite penetrar en espacios muy pequeños del material penetrable.

En todas las aplicaciones del método de acuerdo con la invención, una superficie de contacto de la capa de cubierta y una superficie de contacto del objeto están orientadas entre sí en la unión que se va a establecer. Al menos parte de esta superficie de contacto de uno de la capa de cubierta y el objeto comprende el material de unión que constituye una primera región de unión. Al menos parte de esta superficie de contacto del otro de la capa de cubierta y el objeto constituye una segunda región de unión cuya posición corresponde a la posición de la primera región de unión y que está equipada para poder unirse a la primera región de unión con la ayuda de que el material se licúe o al menos se plastifique.

En una primera aplicación a modo de ejemplo del método de acuerdo con la invención, la segunda región de unión comprende un material que es penetrable por el material de unión cuando está en su estado licuado o al menos plastificado. Como ya se indicó más arriba, un ejemplo de esta primera realización del método de acuerdo con la invención es un proceso en el que una tira de borde que comprende un material polimérico termoplástico se une a un borde de un tablero que consiste, por ejemplo, en madera o conglomerado.

Los materiales penetrables adecuados son materiales sólidos, tales como madera, contrachapado, conglomerado, cartón, hormigón, material de ladrillo, vidrio poroso, espumas de metal, cerámica, o materiales poliméricos, o cerámica sinterizada, vidrio o materiales metálicos, en donde estos materiales comprenden espacios por los que puede penetrar el material licuado, estando tales espacios rellenos originalmente de aire o de otro material desplazable o compresible. Los ejemplos adicionales son materiales compuestos que presenten las propiedades mencionadas con anterioridad o materiales con superficies que comprendan una rugosidad adecuada, estructuras de superficie mecanizadas correctamente o revestimientos de superficie adecuados (por ejemplo, que consisten en partículas). Si el material penetrable tiene propiedades termoplásticas, es necesario que mantenga su resistencia mecánica durante el proceso de unión, ya sea comprendiendo, además, una fase mecánicamente estable o teniendo una temperatura de fusión considerablemente más alta que el material de unión.

El material de unión y el material penetrable deben adaptarse entre sí de tal manera que sea posible la penetración deseada. Un emparejamiento de materiales que ha demostrado ser ventajoso es, por ejemplo, el emparejamiento de conglomerado (material penetrable) y un material de unión que comprende una poliamida.

En una segunda aplicación a modo de ejemplo del método de acuerdo con la invención, la segunda región de unión comprende unas protuberancias de un material que no es licuable en las condiciones del proceso, comprendiendo las protuberancias preferentemente una estructura rebajada. En el proceso de unión, las protuberancias de las segundas regiones de unión están incrustados en el material de unión de la primera región de unión, de tal manera que forman una conexión de ajuste positivo entre la capa de cubierta y el objeto.

El material no licuable de las protuberancias puede ser un material a base de polímero, en donde la base de polímero puede ser termoestable o termoplástica. En el caso de un polímero termoplástico, el material de protuberancia debe tener una temperatura de fusión que sea considerablemente más alta que la temperatura de fusión del material de unión (al menos 50 °C más alta), es decir, el polímero termoplástico tiene al menos una de una temperatura de fusión más alta, o una viscosidad considerablemente más alta a la temperatura de fusión del material a licuar y/o está lleno en un grado considerablemente más alto. Así mismo, el material de la protuberancia también puede ser un metal, un vidrio o un material cerámico.

En una tercera aplicación a modo de ejemplo del método de acuerdo con la invención, la unión que se logrará en el proceso de unión no es una conexión de ajuste positivo, sino una soldadura o una conexión adhesiva. Para una conexión de soldadura, la segunda región de unión comprende un material a base de un polímero termoplástico que es licuable en las condiciones del proceso de unión y que es humectable por el material de unión licuado. Para una conexión adhesiva, la segunda región de unión comprende un material que no es licuable en las condiciones del proceso y es humectable por el material de unión licuado.

Una realización preferente de la invención se refiere a un método en donde la capa de cubierta es lo suficientemente flexible como para ser proporcionada desde un rodillo de alimentación. Otra realización preferente se refiere a un método, en donde el objeto es uno de un gran número de objetos que se transportan sucesivamente.

La invención se refiere, además, a un par de capa de cubierta y objeto (1) adecuados para ser unidos con el método de acuerdo con la invención y en una instalación de acuerdo con la invención, en donde la capa de cubierta y el objeto comprenden cada uno una superficie de contacto, estando las dos superficies de contacto orientadas entre sí en una unión a establecer, en donde un material de unión a base de un polímero termoplástico está dispuesto para constituir al menos parte de una de las dos superficies de contacto, en donde el par comprende, además, un susceptor o absorbente integrado en el material de unión, que está dispuesto o se puede disponer en la vecindad del material de unión, o está constituido por la base de polímero termoplástico del material de unión, y en donde el susceptor o absorbente puede excitarse con energía electromagnética y permite que el material de unión se caliente por inducción eléctrica o magnética. Una realización de la invención se refiere al par, en donde otra de las dos superficies de contacto de la capa de cubierta o del objeto, no comprendiendo la otra de las dos superficies de contacto el material de unión, comprende al menos uno de un material penetrable, protuberancias, un polímero termoplástico que es soldable al material de unión, y un polímero termoplástico o termoestable que puede formar una conexión adhesiva con el material de unión.

Otra realización de la invención se refiere a un par, en donde el material de unión con el susceptor o absorbente integrado constituye una porción interior de la capa de cubierta, y en donde una porción exterior de la capa de cubierta comprende un material a base del mismo polímero termoplástico que el material de unión o en donde el material de unión constituye una porción interior de la capa de cubierta y en donde una porción exterior de la capa de cubierta constituye el susceptor o absorbente. De manera alternativa, el material de unión puede constituir una porción interior de la capa de cubierta y una porción exterior de la capa de cubierta puede constituir el susceptor o absorbente. Otra realización de la invención se refiere al par, en donde la capa de cubierta es una tira de borde y el objeto es un tablero, siendo la tira de borde adecuada para unirse a un borde del tablero y, en particular, en donde la tira de borde comprende el material de unión y en donde el tablero es un conglomerado.

Breve descripción de los dibujos

La invención y las realizaciones ejemplificadas del método y la instalación de acuerdo con la invención se describen con más detalle en relación con las figuras adjuntas, en donde:

Figura 1 es una ilustración muy esquemática de una instalación a modo de ejemplo de acuerdo con la invención;

Figura 2 muestra un ejemplo de dispositivos de precalentamiento adecuados para la instalación y el método que son el estado de la técnica;

Figura 3 muestra posiciones posibles a modo de ejemplo en una instalación de acuerdo con la invención de dispositivos de precalentamiento;

Figuras 4 y 5 muestran ejemplos de dispositivos de precalentamiento adecuados para la instalación y el método de acuerdo con la invención.

Figuras 6 a 10 muestran ejemplos de herramientas vibratorias adecuadas para la instalación y el método de acuerdo con la invención;

Figuras 11 a 18 ilustran pares a modo de ejemplo de capa de cubierta y objeto adecuados para unirse con el método de acuerdo con la invención;

Figura 19 ilustra como una aplicación a modo de ejemplo específica del método de acuerdo con la invención la fijación de una tira de borde al borde de un tablero de núcleo hueco.

Descripción de las realizaciones preferentes

En todas las siguientes figuras, los mismos números designan los mismos elementos o elementos que tienen una misma función.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una instalación adecuada para llevar a cabo el proceso de unión continuo de acuerdo con la invención. La instalación comprende un medio de transporte conocido per se (que no se muestra) para transportar objetos 1 sucesivamente en una dirección de transporte CD desde una zona de alimentación F, a través de una zona de precalentamiento PH, una zona de licuefacción L y una zona de consolidación C, hacia una zona de entrega D. Los objetos se ilustran como una pluralidad de objetos similares sustancialmente rígidos, por ejemplo, tableros, de los cuales una superficie orientada sustancialmente paralela a la dirección de transporte, por ejemplo, borde de tablero superior, debe cubrirse con la capa de cubierta 2, por ejemplo, con una tira de borde. Como reconocerá un experto en la materia, un único objeto casi sin fin en la dirección de transporte, por ejemplo, un objeto flexible similar a una estera o a una tira, se puede tratar en una instalación similar, en donde el medio de transporte debe adaptarse correspondientemente, en particular si tal objeto único no es rígido.

En la zona de alimentación F, la capa de cubierta 2, que se alimenta, por ejemplo, desde un rodillo de alimentación 3, ^{está dispuesta con respecto a los objetos}1 ^{de tal manera que sus caras de contacto están orientadas entre sí y, si procede, de tal manera que las regiones de unión de los objetos}1 ^{estén dispuestas para estar orientadas hacia las}regiones de unión de la capa de cubierta 2. En el caso de un método que utilice un elemento susceptor o absorbente 4 separado (indicado en líneas de puntos), este último está dispuesto entre la capa de cubierta 2 y los objetos 1. La Figura 1 muestra los objetos 1 y la capa de cubierta 2 y, posiblemente, el elemento susceptor o absorbente 4 abandonando de la zona de alimentación F no únicamente dispuestos para estar orientados entre sí, sino en contacto entre sí. En el caso de precalentamiento con la ayuda de aire caliente, el denominado elemento susceptor o absorbente 4 se utiliza únicamente para transportar calor hacia la vecindad del material de unión.

En la zona de precalentamiento PH, el material de unión se precalienta en un proceso de calentamiento ^{electromagnético sin contacto efectuado por un dispositivo de precalentamiento}6 ^{correspondiente, por ejemplo,}pasando a través de un campo electromagnético alterno creado, por ejemplo, por una disposición de un conductor eléctrico 7 que se extiende hacia delante y hacia atrás, a una distancia sustancialmente constante de la superficie exterior de la capa de cubierta y perpendicular a la dirección de transporte, y que porta una corriente de CC (véase también la Figura 4). Como se describe más arriba, el campo electromagnético, que alterna en la dirección de transporte, calienta por inducción un aditivo o elemento susceptor y, con ello, el material de unión, o calienta directamente el material de unión. Si, como se muestra en la Figura 1, en la zona de precalentamiento PH, la capa de cubierta 2 y el objeto 1 y, posiblemente, un elemento susceptor o absorbente 4 están dispuestos en contacto entre sí, ^{el conductor eléctrico 7 mencionado o cualquier otro dispositivo de precalentamiento}6 ^{adecuado para calentar el}material de unión por inducción electromagnética, en particular, un calentador de inducción, está dispuesto para estar ^{orientado hacia el lado exterior de la capa de cubierta}2^{, en donde, en función de la posición del material de unión, una porción exterior de la capa de cubierta}2 ^{o la totalidad de la capa de cubierta debe ser transparente para el campo}electromagnético.

Inmediatamente aguas abajo de la zona de precalentamiento PH, sigue la zona de licuefacción L, en la que una vibración mecánica, en particular, una vibración ultrasónica US y una fuerza de prensado PF, se aplica mediante una ^{herramienta vibratoria}8 ^{a la disposición de capa de cubierta 2 y objeto 3, comprendiendo tal disposición el material de unión precalentado. La herramienta vibratoria}8 ^{está dispuesta para actuar sobre la superficie exterior de la capa}de cubierta 2 y es, por ejemplo, un sonotrodo que vibra longitudinalmente. En función de la posición del material de ^{unión, una porción exterior de la capa de cubierta}2 ^{o la totalidad de la capa de cubierta debe poder transmitir la}vibración, preferentemente con la menor pérdida de energía posible. Para una transmisión eficaz de la vibración, los objetos deben ser lo suficientemente rígidos y el medio de transporte estar debidamente equipado, de tal manera que los objetos 1 puedan funcionar como yunque contrarrestando la vibración y la fuerza de prensado. Para procesar un objeto no rígido, la zona de licuefacción L se equipará, además, con un elemento de yunque.

El dispositivo de precalentamiento y la herramienta vibratoria deben estar dispuestos a lo largo de la dirección de transporte de tal manera que cada región de la capa de cubierta que llega a la herramienta vibratoria todavía tenga una temperatura que no esté por debajo de la temperatura de transición vítrea de la base de polímero del material de unión.

Inmediatamente aguas abajo de la zona de licuefacción L, sigue una zona de consolidación C, en la que la disposición de capa de cubierta 2 y objeto 1 y, posiblemente, el elemento susceptor o absorbente 4 se mantienen prensados entre sí durante un tiempo suficiente como para que el material de unión licuado o plastificado se vuelva a solidificar. Un ^{dispositivo de consolidación}10 ^{correspondiente es, por ejemplo, una disposición de una pluralidad de rodillos cargados}por resorte alrededor de los cuales gira una cinta, siendo la disposición accionada activa o pasivamente para que la ^{cinta se mueva con la misma velocidad (velocidad de transporte) que los objetos}1^.

Desde la zona de consolidación C, la disposición del objeto 1 y la capa de cubierta 2 llega a la zona de entrega D, en la que se puede realizar cualquier manipulación adicional. En particular, la capa de cubierta 2 puede estar separada ^{entre cada par de objetos}1 ^{sucesivos, para cuyo fin un dispositivo de corte adecuado (que no se muestra) está} dispuesto en la zona de entrega D.

Puede resultar ventajoso equipar la instalación, además, con un dispositivo de blindaje 15, que se realiza, por ejemplo, como una cinta de blindaje que gira activa o pasivamente 16 (únicamente parcialmente indicada con una línea de ^{puntos) dispuesta para entrar en contacto con la superficie exterior de la capa de cubierta}2 ^{aguas arriba de la zona}de licuefacción L y para ser retirada de esta última aguas abajo de la zona de consolidación C. Tal cinta de blindaje 16 puede tener dos funciones: en primer lugar, blindar el sonotrodo 9 del efecto electromagnético o de otro tipo del ^{dispositivo de precalentamiento}6 ^{y, en segundo lugar, evitar el marcado de la superficie exterior de la capa de cubierta 2 por la herramienta vibratoria}8 ^{y/o el dispositivo de consolidación 10. La cinta de protección 16 consta, por ejemplo,}de una lámina de metal delgada. De manera alternativa, las dos funciones nombradas del dispositivo de blindaje 15 pueden ser asumidas por dos elementos separados, por ejemplo, un blindaje estacionario para blindar el sonotrodo 9 ^{y un elemento similar a una cinta para proteger la superficie exterior de la capa de cubierta}2^.

La Figura 2 es un detalle de una instalación que es estado de la técnica. En esta, el dispositivo de precalentamiento 6 ^{es una fuente de radiación electromagnética, por ejemplo, un láser que genera radiación electromagnética, por}ejemplo, en el intervalo de frecuencia visible o infrarroja, o una fuente de aire caliente. La radiación o aire caliente se dirige hacia el lado exterior de la capa de cubierta 2, que, como se ha descrito anteriormente en relación con la Figura 1, se sitúa en contacto con el objeto 1. En función de la posición del material de unión, una porción exterior de la capa ^{de cubierta}2 ^{o la totalidad de la capa de cubierta}2 ^{debe ser transparente para la radiación electromagnética.}

La Figura 3 es, de nuevo, un detalle de una instalación similar a la instalación de la Figura 1 e ilustra una pluralidad ^{de posiciones alternativas para el dispositivo de precalentamiento}6^{. Aparte de lo que se ilustra en la Figura 1, el}precalentamiento de acuerdo con la Figura 3 se efectúa cuando la capa de cubierta 2 y el objeto 1 y, posiblemente, un elemento susceptor o absorbente 4 separado están dispuestos orientados entre sí, pero aún no están situados en contacto entre sí. En función de la ubicación del material de unión, es la capa de cubierta 2, el susceptor o absorbente 4 separado o el objeto 1 el que se somete al precalentamiento. Para calentar el material de unión dispuesto en la ^{superficie interior de la capa de cubierta}2^{, este último se calienta desde el lado exterior (posición del dispositivo de precalentamiento}6^{a) o desde el lado interior (posición del dispositivo de precalentamiento}6^{b). Para precalentar el material de unión dispuesto en la capa de cubierta}2 ^{o en el objeto}1 ^{con la ayuda de un elemento susceptor o}absorbente 4 separado, este último se calienta desde cualquiera de sus lados (posiciones del dispositivo de ^{precalentamiento}6^{c y}6^{d). El material de unión dispuesto sobre el objeto se precalienta calentando el objeto 1 (posición del dispositivo de precalentamiento}6^d).

^{Las Figuras 4 y 5 ilustran dos dispositivos de precalentamiento}6 ^{a modo de ejemplo para el precalentamiento por}inducción electromagnética.

^{La Figura 4 es una vista superior de la capa de cubierta 2 y muestra, además, un dispositivo de precalentamiento}6 ^{como ya se ha ilustrado y descrito brevemente en relación con la Figura 1. El dispositivo de precalentamiento}6 comprende un conductor eléctrico 7 que se extiende hacia delante y hacia atrás sobre la anchura de la capa de cubierta 2 lo más cerca posible de la superficie exterior de esta última. El conductor eléctrico 7 está conectado a una fuente de corriente continua. Para una eficiencia óptima del precalentamiento, las distancias entre las piezas conductoras paralelas y la velocidad de transporte deben adaptarse a las características electromagnéticas del susceptor utilizado.

La Figura 5 es una ilustración esquemática tridimensional de un ejemplo adicional de un dispositivo de ^{precalentamiento}6^{, que está constituido por una espiral conductora}20 ^{a través de la cual, por ejemplo, se transporta}la capa de cubierta 2 o, posiblemente, el elemento susceptor o absorbente separado. La espiral conductora 20 está conectada a una fuente de corriente alterna.

^{Las Figuras 6 a 10 ilustran ejemplos de herramientas vibratorias}8 ^{adecuadas para una instalación como se ilustra en}la Figura 1.

^{La Figura 6 muestra un sonotrodo giratorio 25 como herramienta vibratoria}8^{. El eje del sonotrodo giratorio 25 está}dispuesto perpendicular a la dirección de transporte CD y paralelo a la anchura de la capa de cubierta 2. El sonotrodo 25 se gira de tal manera que su velocidad circunferencial sea sustancialmente la misma que la velocidad de transporte. La fuerza de prensado necesaria para la etapa de licuefacción se realiza, por ejemplo, mediante un anclaje elástico 26 del sonotrodo 25.

^{La Figura 7 muestra una herramienta vibratoria}8 ^{en forma de sonotrodo estacionario 9, por ejemplo, del mismo tipo}que se muestra en la Figura 1, que es, además, excitado por un segundo sonotrodo estacionario 9.1 que actúa lateralmente sobre el extremo distal del sonotrodo 9 para superponer sobre la vibración longitudinal del sonotrodo 9 una vibración paralela a la dirección de transporte. Con la adaptación correspondiente de las dos vibraciones, su superposición da como resultado un movimiento de forma ovalada de la cara distal del sonotrodo 9, como se indica mediante la flecha de puntos ovalada en el extremo distal del sonotrodo 9, cuya parte dirigida en la dirección de transporte coincide con el alargamiento del sonotrodo 9 y cuya parte en la dirección opuesta coincide con la contracción o sonotrodo 9.

La Figura 8 muestra un detalle de un ejemplo adicional de un sonotrodo estacionario 9 del que únicamente se muestra el perfil de su cara distal 27. Este perfil comprende, en la dirección de transporte, una porción de entrada 30 con un borde redondeado, una porción de prensado y avance 31, en el que la longitud de sonotrodo aumenta continuamente, una porción de prensado 32, en la que la longitud de sonotrodo permanece constante, y una porción de salida 33 en la que la longitud de sonotrodo disminuye. La disposición de capa de cubierta 2 y objeto 1 (indicada en líneas de puntos y guiones) se transporta más allá de la cara distal 27 del sonotrodo 9, la disposición y el sonotrodo están inclinados uno contra otro. Al pasar la porción de entrada 30, la vibración comienza a actuar sobre la capa de cubierta 2. Durante el transporte a través de la porción de prensado y avance 31, el sonotrodo prensa aún más la disposición ^{de tal modo que compensa la pérdida de volumen entre la capa de cubierta}2 ^{y el objeto}1 ^{debido al desplazamiento}del material de unión licuado. Durante el transporte más allá de la porción de prensado 32, la fuerza de prensado y la ^{vibración actúan sin cambios sobre la disposición de capa de cubierta}2 ^{y objeto}1 ^{para finalizar la licuefacción y el}desplazamiento del material de unión y, durante el transporte más allá de la porción de salida 33, el efecto de la fuerza de prensado y la vibración se debilita y se detiene.

^{La Figura 9 muestra, como un ejemplo adicional de una herramienta vibratoria}8 ^{adecuada para el método y la}instalación de acuerdo con la invención, una disposición de una pluralidad de sonotrodos 9, que están dispuestos sobre una banda giratoria 28 de tal manera que, en una parte de su trayectoria de transporte, están dispuestos para actuar sobre la capa de cubierta 2 mientras se mueven en la dirección de transporte CD con la misma velocidad que la capa de cubierta 2. Por lo tanto, no hay movimiento relativo en la dirección de transporte entre los sonotrodos 9 y la capa de cubierta 2. Las regiones no tratadas de la capa de cubierta que resultan de las brechas entre los sonotrodos 9 se tratan preferentemente con la ayuda de una disposición de sonotrodo similar adicional que está dispuesta más aguas abajo. En caso necesario, un dispositivo de precalentamiento adicional (que no se muestra) puede estar dispuesto entre las dos disposiciones de sonotrodo.

^{La Figura 10 es una vista superior de un ejemplo adicional de una herramienta vibratoria}8 ^{adecuada para una}instalación como se ilustra en la Figura 1. El dispositivo comprende una rueda giratoria 29 sobre la que está dispuesta una pluralidad de sonotrodos 9. El eje de rotación de la rueda se extiende perpendicular a la dirección de transporte CD y perpendicular a la anchura de la capa de cubierta 2 y se sitúa a un lado de la disposición de capa de cubierta 2 y objeto, de tal manera que de la trayectoria circular de los sonotrodos 9, la parte en la que los sonotrodos se mueven sustancialmente en la dirección de transporte CD está dispuesta de tal manera que las caras de los sonotrodos se ^{sitúan contra la superficie exterior de la capa de cubierta}2^{, en donde la velocidad de los sonotrodos coincide}sustancialmente con la velocidad de transporte.

Las Figuras 11 a 18 ilustran ejemplos de pares de capa de cubierta 2 y objeto 1 que están adaptados entre sí para ser adecuados para unirse utilizando el método y la instalación de acuerdo con la invención. Las figuras son secciones a través de capa de cubierta y objeto en las que los planos de sección pueden estar orientados en la dirección de la anchura de capa de cubierta (perpendicular a la dirección de transporte) o paralelos a la dirección de transporte. Para todos los ejemplos, las regiones de unión ilustradas de capa de cubierta y objeto se pueden intercambiar mutuamente, es decir, estar dispuestas sobre el objeto y la capa de cubierta, en lugar de sobre la capa de cubierta y el objeto. Así mismo, la mayoría de los ejemplos se pueden diseñar de tal manera que la unión entre la capa de cubierta y el objeto se extienda sustancialmente sobre la totalidad de la superficie interior de la capa de cubierta o únicamente sobre regiones específicas de esta. Tales regiones específicas se extienden, por ejemplo, sustancialmente paralelas entre sí en la dirección de transporte, que se realiza mediante una disposición correspondiente del material de unión y el susceptor o absorbente y/o mediante la disposición de una pluralidad de dispositivos de precalentamiento y herramientas vibratorias distanciados entre sí a lo largo de la anchura de la capa de cubierta. Así mismo, también se pueden realizar interrupciones de unión en la dirección de transporte, de nuevo mediante la disposición correspondiente del material de unión y el susceptor o absorbente y/o, por ejemplo, mediante una acción regular stopand-go (de parada y marcha) del dispositivo de precalentamiento y/o la herramienta vibratoria.

La Figura 11 muestra, a la izquierda, antes del proceso de unión y, a la derecha, a partir de entonces, un par de una capa de cubierta 2 y un objeto 1, en donde la totalidad de la porción interior 40 de la capa de cubierta 2 consiste en el material de unión que comprende el aditivo susceptor o absorbente (indicado con puntos distribuidos aleatoriamente ^{en el material), y en donde el objeto}1 ^{(o al menos la superficie de contacto de este) comprende un material penetrable}(por ejemplo, poroso o fibroso), por ejemplo, conglomerado o madera. Una porción exterior 41 de la capa de cubierta 2 ^{también puede comprender un polímero termoplástico que puede ser el mismo o diferente al polímero termoplástico}del material de unión (porción interior 40 de la capa de cubierta) pero, al no comprender el aditivo susceptor o absorbente, no se precalienta y, por lo tanto, no se licúa. Para el par de capa de cubierta 2 y objeto 1 como se muestra ^{en la Figura 11, el precalentamiento desde el lado interior (Figura 3: posición}6^{b) de la capa de cubierta es posible}para cualquier material de la porción exterior 41 de la capa de cubierta; el precalentamiento desde el lado exterior de ^{la capa de cubierta 2 (Figuras 1 y 2 o Figura 3: posición}6^{a) únicamente es posible si la porción exterior 41 de la capa}de cubierta es transparente correspondientemente o conductora respectivamente. El último caso se ilustra mediante la Figura 12 que muestra una capa de cubierta 2 que comprende, además de la porción interior 40 del material de unión, una porción exterior de metal 41, que es adecuada también como susceptor o como absorbente.

La capa de cubierta 2 de acuerdo con cualquiera de las Figuras 11 y 12, ya sea una tira de borde relativamente estrecha o un artículo similar a una lámina de una anchura mayor, puede fabricarse laminando la porción interior y exterior extruyéndose por separado, mediante coextrusión de las dos porciones, o haciendo entrar en contacto la superficie interior de la capa de cubierta completa extruida con un lecho del aditivo susceptor o absorbente y, luego, presionando este último en el material termoplástico aún blando de la capa de cubierta.

La Figura 13 ilustra un principio de unión similar al de la Figura 11, pero que se diferencia de este porque las regiones de unión de la capa de cubierta 2 están restringidas a franjas longitudinales 43 y las regiones de unión del objeto 1 están constituidas por unas ranuras rebajadas 44, que, durante el proceso de unión, son penetradas y se rellenadas con el material de unión. Evidentemente, la capa de cubierta 2 de acuerdo con la Figura 13 también se puede emparejar con el objeto 1 de acuerdo con la Figura 11 y las franjas 43 del material de unión se pueden disponer sobre el objeto y la capa de cubierta que comprende las ranuras 44 o cualquier otro material penetrable adecuado.

La Figura 14 muestra un ejemplo adicional de una capa de cubierta 2 adecuada para, por ejemplo, emparejarse con los objetos 1 de acuerdo con las Figuras 11 o 13. El material de unión de esta capa de cubierta no comprende un aditivo susceptor o absorbente que esté disperso en el polímero termoplástico, sino un aditivo susceptor o absorbente en forma de al menos un alambre 46, hilo o banda de una disposición tejida o no tejida de fibras, hilos o alambres susceptores o absorbentes, que se extienden dentro de cada una de las franjas 43. Tal alambre, hilo o banda pueden funcionar, además, para mantener la longitud de la capa de cubierta, en particular para una capa de cubierta sobre la base de un polímero termoplástico que puede ser propenso a extenderse en la dirección de transporte cuando se precalienta y bajo la distensión del transporte.

La Figura 15 muestra, a la izquierda, antes del proceso de unión y, a la derecha, a partir de entonces, un ejemplo de ^{un par de capa de cubierta}2 ^{que comprende el material de unión y el objeto}1 ^{de un material penetrable, en donde el}par comprende, además, un elemento susceptor o absorbente 4 separado que está constituido por, por ejemplo, una disposición tejida o no tejida de fibras, hilos o alambres susceptores o absorbentes. El elemento susceptor o absorbente 4, que puede tener la misma anchura o una anchura menor que la capa de cubierta o puede comprender una pluralidad de bandas longitudinales dispuestas a una distancia entre sí o sin tal distancia, se alimenta en el proceso ^{de unión continuo por separado, se sitúa entre la capa de cubierta}2 ^{y el objeto}1 ^{y, preferentemente, se precalienta antes de que los tres sean hechos entrar en contacto entre sí (Figura 3: posiciones de precalentamiento}6^{c y}6^{d). A}través de la acción de la energía de vibración, el material de unión licuado se disloca a través del elemento susceptor o absorbente 4 y dentro del material penetrable del objeto.

Un elemento susceptor o absorbente 4 separado también puede ser adecuado para la producción de un compuesto de estructura intercalada. El compuesto final de estructura intercalada puede estar compuesto por una capa de cubierta 2, un elemento susceptor o absorbente 4 y un objeto 1, en donde la capa de cubierta 2 y el objeto 1 pueden consistir en el mismo material y tener la función de la capa superior dentro de la estructura intercalada y el elemento susceptor o absorbente 4 puede constituir el núcleo dentro de la estructura intercalada. Un método alternativo de acuerdo con la ^{invención para producir un compuesto de estructura intercalada puede comprender unir dos capas de cubierta}2 ^(querepresentan capas superiores) con un objeto 1 (que representa el núcleo) secuencialmente o en paralelo. Un método ^{para unir las dos capas de cubierta}2 ^{(que representan capas superiores) con un objeto}1 ^{(que representa el núcleo) dentro de un proceso (en paralelo) comprende proporcionar dos capas de cubierta}2 ^{y un objeto}1^{, comprendiendo cada una de las dos capas de cubierta}2 ^{una superficie de contacto y el objeto}1 ^{comprende dos superficies de contacto, estando una superficie de contacto del objeto}1 ^{y la superficie de contacto de una capa de cubierta}2 orientadas entre sí en una unión a establecer, y estando el material de unión dispuesto para constituir al menos parte ^{de una de las dos superficies de contacto de cada unión, disponer las dos capas de cubierta}2 ^{y el objeto}1 ^{con la superficie de contacto de cada capa de cubierta}2 ^{y las superficies de contacto del objeto}1 ^{orientadas entre sí, hacer entrar la superficie de contacto de las dos capas de cubierta}2 ^{en contacto con las superficies de contacto del objeto}1^{, precalentar el material de unión sin contacto durante un tiempo suficiente como para elevar la temperatura del material de unión por encima de su temperatura de transición vítrea, prensar las dos capas de cubierta}2 ^{contra el objeto}1 ^{y aplicar energía de vibración mecánica a una superficie exterior de al menos una capa de cubierta}2 ^duranteun tiempo suficiente como para la licuefacción o al menos plastificación y, posiblemente, dislocación del material de unión, llevándose a cabo la etapa de prensar y aplicar energía de vibración mecánica después de la etapa de precalentamiento, consolidar el material de unión licuado o plastificado y, posiblemente, dislocado deteniendo la ^{aplicación de la energía de vibración mecánica y aún presionando las dos capas de cubierta}2 ^{contra el objeto}1 durante un tiempo suficiente como para que el material de unión se vuelva a solidificar, y transportar las dos capas de cubierta 2 y el objeto 1 de manera continua en una dirección de transporte (CD) a lo largo de las etapas de disponer, de hacer entrar en contacto, de someter a precalentamiento, de prensar y aplicar energía de vibración, y de consolidar, en donde el método comprende, además, una etapa de proporcionar un susceptor o absorbente que es uno de integrado en el material de unión, que está dispuesto o se puede disponer en la vecindad del material de unión, que es el material de núcleo, y que está constituido por la base de polímero termoplástico del material de unión, y en donde la etapa de precalentamiento comprende excitar el susceptor o absorbente con energía electromagnética y calentar el material de unión por inducción eléctrica o magnética.

La Figura 16 muestra un ejemplo de una capa de cubierta 2 y un elemento susceptor o absorbente 4 separado adecuado, siendo los dos adecuados para unirse a un objeto que comprende un material penetrable, tal como, por ejemplo, el que se muestra en las Figuras 11 o 13. La porción interior 40 de la capa de cubierta comprende franjas 43 de la base de polímero termoplástico del material de unión. El elemento susceptor o absorbente 4 está constituido por al menos un alambre 46 o hilo de un material adecuado y que se extiende paralelo a cada una de las franjas. El proceso de unión es el mismo que el descrito anteriormente en relación con la Figura 15.

La Figura 17 muestra, a la izquierda, antes del proceso de unión y, a la derecha, a partir de entonces, otro ejemplo ^{de un par de capa de cubierta}2 ^{y objeto}1 ^{que comprende un material penetrable, en donde el par comprende, además,}un elemento susceptor o absorbente 4 separado. Este elemento susceptor o absorbente 4 comprende no solo el susceptor o absorbente, sino también al menos parte de la base de polímero termoplástico del material de unión (porción interior 40 de la capa de cubierta 2). El elemento 4 es, por ejemplo, una banda tejida en la que el material susceptor o absorbente constituye la urdimbre 50 (por ejemplo, alambre de metal, que se extiende en la dirección de transporte) y el polímero termoplástico constituye la trama 51 (por ejemplo, filamento termoplástico, que se extiende perpendicular a la dirección de transporte). El proceso de unión es sustancialmente el mismo que el descrito anteriormente para la capa de cubierta, el objeto y el elemento susceptor o absorbente de acuerdo con la Figura 15, en donde, sin embargo, en el mismo proceso, la porción exterior 41 de la capa de cubierta 2, si comprende un material adecuado, se suelda (o se une de otro modo) a la porción interior 40 y en donde posiblemente parte de esta porción exterior 41 puede precalentarse lo suficiente como para licuarse y desplazarse al material permeable del objeto 1, es decir, para funcionar como parte del material de unión.

Si, en la configuración de la Figura 17, el objeto 1, al menos en las regiones de unión, comprende no un material penetrable, sino un polímero termoplástico o termoestable, el polímero termoplástico comprendido en el elemento susceptor o absorbente 4 se puede soldar o unir adhesivamente y simultáneamente tanto al objeto como a la porción exterior 41 de la capa de cubierta 2.

La Figura 18 muestra, a la izquierda, antes del proceso de unión y, a la derecha, a partir de entonces, un par de capa ^{de cubierta}2 ^{y objeto}1^{, en donde el objeto}1 ^{comprende el material de unión (por ejemplo, polímero termoplástico con aditivo susceptor o absorbente disperso en este) y en donde la capa de cubierta}2 ^{está hecha de un material que}no es licuable en las condiciones del proceso y comprende unas protuberancias 55 (preferentemente rebajadas o que tienen un superficie rugosa), por ejemplo, puntas ahusadas rebajadas o crestas ahusadas rebajadas, que, durante el proceso de unión, se incrustan en el material de unión licuado o al menos plastificado. En la configuración de la Figura 18, son aplicables otros susceptores o absorbentes, tales como, por ejemplo, los elementos susceptores o absorbentes separados como se describe en relación con las Figuras 14 a 17.

La Figura 19 muestra, a la izquierda, antes del proceso de unión y, a la derecha, a partir de entonces, un ejemplo adicional de un par de objeto 1 y capa de cubierta 2. El objeto 1 es un denominado tablero de núcleo hueco que ^{comprende dos capas de superficie}1.1 ^{de, por ejemplo, madera, contrachapado, conglomerado o de un material que comprenda un polímero termoplástico o termoestable, y un núcleo de peso ligero}1^.2^{, por ejemplo, de un material de}espuma o de una estructura de cartón en forma de nido de abeja. La capa de cubierta 2 es una tira de borde diseñada para unirse al borde del tablero de núcleo hueco. Dado que únicamente las capas de superficie 1.1 del tablero tienen una estabilidad mecánica suficiente como para unir la tira de borde, las regiones de unión están situadas en los bordes ^{laterales de la tira de borde y en los bordes de las capas de superficie}1^.1^{, que, para este fin, se ahúsan}preferentemente en un escalón 60 o se alejan continuamente de la capa de núcleo 1.2. La tira de borde comprende tres porciones superpuestas, una porción exterior 41 y una porción interior 40 como se describe más arriba en relación con, por ejemplo, las Figuras 10 y 11, en donde la porción interior 40 comprende el material de unión. Así mismo, la tira de borde comprende una porción lo más interior 61 que tiene una anchura de tal manera que puede ser soportada por los dos escalones 60 y que tiene suficiente estabilidad mecánica como para servir como yunque y proteger la capa de núcleo 1.2 de estar expuesta a esfuerzos mecánicos. En el proceso de unión, el material de unión de la porción de tira interior 40 se licúa o al menos se plastifica y se prensa lateralmente, donde entra en contacto con las capas de ^superficie1.1 ^{del tablero de núcleo hueco y, en función del material de las capas de superficie}1^.1^{, penetra este}material o forma una soldadura o una conexión adhesiva con este.

La ventaja de la fijación de tira de borde a un borde de un tablero de núcleo hueco de acuerdo con la Figura 19 consiste, principalmente, en el hecho de que tal fijación se puede lograr aplicando poca fuerza lateral a las capas de superficie 1.1 de la placa y no se aplica ninguna fuerza a su capa de núcleo 1.2. La tira de borde está, por ejemplo, completamente hecha de un material termoplástico (por ejemplo, PEEK) que, cuando se precalienta por encima de su temperatura de transición vítrea, se puede licuar fácilmente mediante energía de vibración, pero que, sin precalentamiento debido a la ausencia de susceptor o absorbente, es difícilmente licuable mediante energía de vibración y, por lo tanto, mantiene una rigidez adecuada para la porción más interior 61 durante todo el proceso de unión. La tira de borde de acuerdo con la Figura 19 se fabrica preferentemente mediante coextrusión.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para unir una capa de cubierta (2) a un objeto (1) en un proceso de unión continuo utilizando energía de vibración mecánica y un material de unión a base de un polímero termoplástico que se licúa o al menos plastifica con la ayuda de la energía de vibración mecánica, comprendiendo el método las etapas de:

^{proporcionar la capa de cubierta (}2^{) y el objeto (}1^{), comprendiendo la capa de cubierta (}2^{) y el objeto (}1^{) cada uno}una superficie de contacto, estando las dos superficies de contacto orientadas entre sí en una unión a establecer, y estando el material de unión dispuesto para constituir al menos parte de una de las dos superficies de contacto, ^{disponer la capa de cubierta (}2^{) y el objeto (}1^{) con la superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) y la superficie de contacto del objeto (}1^{) orientadas entre sí,}

^{hacer entrar la superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) en contacto con la superficie de contacto del objeto (}1^),

precalentar el material de unión sin contacto,

^{prensar la capa de cubierta (}2^{) contra el objeto (}1^{) y aplicar energía de vibración mecánica a una superficie exterior de la capa de cubierta (}2^{) durante un tiempo suficiente como para la licuefacción o al menos plastificación y,}posiblemente, dislocación del material de unión, consolidar el material de unión licuado o plastificado y, posiblemente, dislocado deteniendo la aplicación de la energía de vibración mecánica y aún prensar la capa de ^{cubierta (}2^{) contra el objeto (}1^{) durante un tiempo suficiente como para que el material de unión se vuelva a}solidificar,

en donde el método comprende, además, una etapa de proporcionar un susceptor o un absorbente que son uno de estar integrados en el material de unión, estár dispuestos o se pueden disponer en la vecindad del material de unión, y están constituidos por la base de polímero termoplástico del material de unión, y en donde la etapa de precalentamiento comprende excitar el susceptor o el absorbente con energía electromagnética y calentar el material de unión por inducción eléctrica o magnética,

caracterizado por que el precalentamiento del material de unión se lleva a cabo durante un tiempo suficiente como para elevar la temperatura del material de unión por encima de su temperatura de transición vítrea al menos, por que la etapa de prensar y aplicar energía de vibración mecánica se lleva a cabo después de la etapa de ^{precalentamiento, y por que el método comprende una etapa de transportar la capa de cubierta (}2^{) y el objeto (}1⁾de manera continua en una dirección de transporte (CD) a lo largo de las etapas de disponer, de hacer entrar en contacto, de someter a precalentamiento, de prensar y aplicar energía de vibración, y de consolidar.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa de prensar y aplicar energía de vibración mecánica se lleva a cabo antes de que la temperatura del material de unión precalentado caiga por debajo de la temperatura de transición vítrea del material de unión y/o en donde la etapa de precalentamiento se lleva a cabo antes o después de la etapa de hacer entrar en contacto.

3. El método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el susceptor o el absorbente están integrados en el material de unión y constan de partículas o fibras dispersas en el material de unión o de una estructura bidimensional o tridimensional de fibras, hilos o alambres,

en donde el susceptor o el absorbente son un elemento susceptor o absorbente (4) separados, que, en la etapa de ^{disponer se disponen entre las superficies de contacto de la capa de cubierta (}2^{) y el objeto (}1^{), o}

en donde el susceptor o el absorbente está dispuestos adyacente al material de unión y están constituidos por un ^{material adicional de la capa de cubierta (}2^{) o del objeto (}1^).

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el material de unión constituye la ^{totalidad de la superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) o del objeto (}1^{) y el susceptor o el absorbente están dispuestos uniformemente sobre la totalidad de dicha superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) o del objeto (}1^).

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el material de unión constituye ^{parte de la superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) o del objeto (}1^{) y en donde el susceptor o el absorbente están dispuestos en dicha parte de la superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) o del objeto (}1^).

6^{. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicha parte de la superficie de contacto de la capa de}cubierta (2) o del objeto (1) es una pluralidad de franjas (43) que se extienden paralelas a la dirección de transporte (CD).

^{7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a}6^{, en donde al menos una parte de la superficie de contacto del objeto (}1^{) o de la capa de cubierta (}1^{), parte que está orientada hacia el material de unión, comprende}un material penetrable para ser penetrado por el material de unión, comprende protuberancias para incrustarse en el material de unión, o comprende un polímero termoplástico adicional que se puede soldar al material de unión, o un polímero termoplástico o termoestable capaz de formar una conexión adhesiva con el material de unión.

8^{. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la capa de cubierta (2) es una tira de borde y el objeto (}1^{) es un tablero y en donde la tira de borde está unida a un borde del tablero.}

^{9. El método de acuerdo con la reivindicación}8^{, en donde el tablero comprende conglomerado o es un tablero de}núcleo hueco.

10. Una instalación para llevar a cabo el método según se define en la reivindicación 1, comprendiendo la instalación:

una zona de alimentación (F) equipada para disponer la capa de cubierta (2) y el objeto (1) con la superficie de ^{contacto de la capa de cubierta (}2^{) y la superficie de contacto del objeto (}1^{) orientadas entre sí, y para hacer entrar la superficie de contacto de la capa de cubierta (}2^{) en contacto con la superficie de contacto o el objeto (}1^),

una zona de precalentamiento (PH) dispuesta aguas abajo o parcialmente solapada con la zona de alimentación ^{(F) y equipada con un dispositivo de precalentamiento (}6^),

^{una zona de licuefacción equipada con una herramienta vibratoria (}8^{) dispuesta para aplicar vibración mecánica y una fuerza de prensado a una superficie exterior de la capa de cubierta (}2^),

una zona de consolidación (C) equipada con un dispositivo de consolidación (10) dispuesto para una aplicación ^{adicional de una fuerza de presión a la superficie exterior de la capa de cubierta (}2^{), en donde el dispositivo de precalentamiento (}6^{) es un conductor eléctrico (7, 20) o calentador de inducción dispuesto para generar un campo}electromagnético alterno

^{caracterizado por que} ^{el dispositivo de precalentamiento (}6^{) está equipado para precalentar un material de unión}sin contacto por encima de su temperatura de transición vítrea al menos, por que la zona de licuefacción (L) está dispuesta aguas abajo de la zona de precalentamiento (PH), y por que la instalación comprende un transportador para transportar el objeto (1) de manera continua en una dirección de transporte (C) a través de la zona de alimentación (F), la zona de precalentamiento (PH), la zona de licuefacción (L) y la zona de consolidación (C) a una zona de entrega (D), así como un medio de transporte adicional para alimentar la capa de cubierta (2) hacia y a través de la zona de alimentación (F).