ES2886479T3 - Chapa o panel de tipo sándwich en modo panal de abeja, a base de polipropileno, con una lámina central termoformada - Google Patents

Abstract

Proceso para la preparación de una chapa o panel sándwich en panal de abeja, a base de polipropileno termoplástico, que comprende una estructura que consiste en dos láminas exteriores planas, en la parte superior y en la parte inferior (10, 12), soldadas a una lámina (11) interior o central, de celdas (13) termoformada, con celdas repetidas en un patrón regular y continuo, donde dicha lámina interior o central está termoformada en ambos lados o caras, donde las láminas (10, 12) exteriores planas y la lámina (11) interior termoformada consiste en tres capas co- extruidas, dicho proceso que comprende las siguientes fases: a) extrusión simultánea de al menos tres láminas (10,11,12) multicapa, comenzando a partir de un polímero correspondiente o a partir de un correspondiente compuesto polimérico y una sustancia de relleno mineral: una lámina (10) inferior exterior, una lámina (11) central o interior, y una lámina (12) superior exterior; b) termoformado de dicha lámina (11) interior o central; c) acoplamiento de dichas láminas (10, 12) exteriores planas con dicha lámina (11) termoformada interior o central, en donde dicho termoformado de la lámina (11) interior se efectúa simultáneamente tanto en positivo como en negativo en los dos lados o caras de la lámina (11) interior y el inicio de la fase de acoplamiento es simultáneo para todas las láminas (10,11,12) termoformadas y no termoformadas exteriores e interiores.

Description

DESCRIPCIÓN

Chapa o panel de tipo sándwich en modo panal de abeja, a base de polipropileno, con una lámina central termoformada

La presente invención hace referencia a una chapa o panel de tipo sándwich en modo panal de abeja, a base de polipropileno, con una lámina central termoformada, al proceso y a un aparato para producir dicha chapa.

El término chapa o panel sándwich en panal de abeja o de celdas hace referencia a una chapa en panal de abeja, preferiblemente realizada de polipropileno, que puede tener un gramaje, es decir un peso por metro cuadrado, habitualmente en un rango de 200 a 4000 g/m2, aproximadamente. Este producto tiene características específicas tales como una rigidez y una dureza considerables, incluso en presencia de una buena resiliencia (es decir, resistencia a la rotura). Tiene además un factor de ocupación, es decir una relación entre el volumen del material de plástico con respecto al volumen total ocupado por el producto, de 30-50%.

Gracias a esta estructura en panal de abeja en particular, la chapa de celdas presenta una relación resistencia/peso específico particularmente interesante; en concreto, esta característica es de particular interés e importancia en el campo del empaquetado, donde existe una tendencia específica hacia una reducción progresiva del peso del producto empaquetado, eliminando de este modo el fenómeno del sobreempaquetado.

El estado actual de la técnica describe y utiliza chapas o paneles en panal de abeja o de celdas que, de forma muy esquemática, consisten en la unión térmica de tres láminas diferentes, de las cuales una (la lámina central) es una lámina termoformada. Como resultado de dicho termoformado, la lámina central adquiere la característica forma en panal de abeja, garantizando ésta un aumento significativo del momento estático de inercia en tres direcciones, y aumentando de este modo los módulos de resistencia relacionados entre sí.

La particular conformación de la lámina central proporciona al producto final unas propiedades mecánicas (rigidez, resistencia a la carga, etc.) y unas propiedades funcionales (ligereza, maleabilidad, etc.), que en los últimos años han conducido al uso de un panel o chapa de celdas en diversas aplicaciones, con resultados excelentes.

El producto, tal como se ha descrito brevemente anteriormente, sin embargo, presenta algunos aspectos significativamente críticos, “fisiológicos” por así decirlo, que son inherentes a su propia estructura, es decir, una asimetría considerable, revelada en una vista en sección transversal, y una gran dificultad a la hora de garantizar las correctas características de uniformidad y resistencia en el caso de altos gramajes (habitualmente por encima de 2000 g/m2) del producto.

En otras palabras, la evidente e inevitable asimetría de las chapas o láminas termoformadas tiene repercusiones sobre el producto final, causando una serie de desventajas bien conocidas, mientras que la dificultad a la hora de producir las denominadas chapas o paneles “pesados” restringe y limita su uso en aplicaciones para las que son conceptualmente ideales.

La anterior asimetría puede observarse, en primer lugar, en un proceso de enfriamiento de los dos lados de la chapa termoformada, el cual sigue dos periodos de tiempo diferentes debido a la diferente masa implicada: el lado termoformado, o de celda, de hecho, debido al mismo proceso de termoformado, se vuelve más delgado, perdiendo masa con respecto a la parte inferior y requiriendo menos tiempo para su enfriamiento.

Como resultado, después de la posterior soldadura de la chapa termoformada con las dos chapas exteriores, la diferente contracción elástica de los dos lados de la chapa termoformada, específicamente debido a las diferentes masas implicadas, causa un tipo de efecto de ondulación, es decir una curvatura transversal, en el producto final, el cual, de hecho, vuelve la chapa o panel inutilizable.

Se han estudiado y desarrollado diversos procedimientos, métodos y aparatos que se han propuesto para corregir este defecto, pero el problema de la asimetría natural del producto final básicamente permanece, y también se manifiesta en el diferente acabado de los dos lados exteriores de la chapa, es decir, el lado exterior soldado al lado de las celdas de la chapa termoformada tiene el patrón de las propias celdas, volviendo, consecuentemente, el panel o chapa final inutilizable para aplicaciones de alta calidad.

Una solución parcial para este último problema se describe en la solicitud de patente MI2014A001110: ésta describe una chapa o panel en panal de abeja a base de polipropileno termoplástico, que comprende una estructura que consiste en dos láminas exteriores planas, termosoldadas a una lámina central que consiste en un lámina de celdas termoformada repetida en un patrón regular y continuo, donde las dos láminas exteriores planas están compuestas de una lámina (AB) de dos capas co-extrusadas, a base de polipropileno termoplástico, en donde la capa (A) interna se encuentra orientada de cara a la lámina central termoformada, y la lámina de celdas central termoformada está compuesta de una lámina (ABA) interna de tres capas, a base de polipropileno termoplástico, en donde las dos capas (A) exteriores se encuentran orientadas de cara a las láminas exteriores planas, y dicha estructura también tiene prevista una capa C adicional termosoldada a la capa B exterior de las dos láminas exteriores planas.

El proceso y el aparato que representa el estado de la técnica más cercano a la presente invención se describen en el documento EP1638770. El proceso descrito en el documento EP'770 tiene prevista la producción de una chapa de celdas con los siguientes pasos: extrusión de una lámina superior o inferior, una lámina central y una lámina inferior o superior, comenzando a partir del correspondiente gránulo; termformado de la lámina central; calibración y enfriamiento parcial de la lámina inferior y superior; calentamiento de al menos un lado de la lámina inferior y superior y acoplamiento de las dos láminas inferior y superior a la lámina termoformada. Este proceso se realiza en un aparato que comprende al menos tres cabezales de extrusión, que forman el grupo de extrusión, seguido por un grupo de termoformado y grupos de calibración y enfriamiento, donde el grupo de termoformado y los grupos de calibración y enfriamiento están conectados, a su vez, a un grupo de acoplamiento. Este proceso, que ya permite que se obtenga un producto de alta calidad, no soluciona completamente los problemas indicados en el presente documento, ya que la chapa central termoformada, en cualquier caso, presenta una asimetría básica, lo que crea la necesidad de utilizar dispositivos adicionales de estabilización y templado (los denominados hornos de aire caliente y de aire frío) posteriormente al proceso de extrusión y de conformación descrito anteriormente.

Adicionalmente, en el caso de chapas o paneles con un elevado gramaje y un elevado grosor, una limitación física a su producción también se encuentra ligada a la termoformabilidad del material utilizado, el cual comprende no solamente el polímero (es decir, el polipropileno mencionado anteriormente), sino también sustancias de relleno minerales tales como carbonato de calcio, con el doble objetivo de aumentar las características de resistencia del producto final y reducir el coste del material.

Por otro lado, la necesidad de tener materiales con un módulo elástico extremadamente alto, es decir, que requieran una fuerza considerable para causar un pequeño alargamiento, limita las posibilidades de efectuar termoformados “profundos”, es decir, termoformados necesarios para la producción de chapas que tengan un alto grosor y gramaje.

Un aspecto adicional a tener en consideración es la necesidad de “cargar” el polímero con sustancias de relleno minerales en diferentes porcentajes, habitualmente de 10% a 60% en peso, lo que crea una limitación adicional, es decir, la necesidad de utilizar los denominados “compuestos”, es decir, compuestos de sustancias de relleno minerales y polímero (en este caso polipropileno), previamente mezclados y extruidos en forma de gránulos. Este proceso se efectúa actualmente fuera de la línea mediante máquinas de granulación.

Además, en el caso del uso de gránulos del compuesto, el productor de chapas, es decir, del producto final, se ve obligado a valerse de una cantidad extremadamente grande de existencias de materias primas: debe, de hecho, tener a su disposición gránulos con diversas concentraciones de material cargado para diferentes usos, consecuentemente, una necesidad que requiere la disponibilidad de numerosos, diferentes lotes de compuestos, cada uno de ellos caracterizado por una concentración diferente de la sustancia de relleno y/o una sustancia de relleno mineral diferente. Esto también afecta al productor de chapas con respecto a los proveedores de estos compuestos: se verá forzado generalmente a tener una opción limitada tanto de proveedores como de compuestos con diferentes porcentajes de concentración de sustancias de relleno minerales del mismo proveedor. El documento WO 2005/105436 divulga un proceso para la producción de una chapa de celdas que comprende la extrusión de una lámina inferior, una lámina central, una lámina superior, en donde cada una las láminas se produce en co-extrusión con tres capas, en donde la estructura de tres capas co-extruidas consiste en una capa interna de homopolímero de polipropilento y dos capas externas de copolímero de polipropileno, termoformado de la lámina central, calibración y enfriamiento parcial de las láminas inferior y superior, calentamiento de al menos un lado de las láminas inderior y superior y acoplamiento de las dos láminas inferior y superior con la lámina termoformada, y un aparato para producir dicha chapa de celdas comprende al menos tres cabezales de extrusión que forman el grupo de extrusión, seguido de un grupo de termoformado y grupos de calibración y enfriamiento parcial, donde el grupo de termoformado y los grupos de calibración y enfriamiento se conectan a su vez a un grupo de acoplamiento.

La presente invención propone proporcionar un proceso para la preparación de una chapa o panel sándwich realizada de material termoplástico, que supera las desventajas de la técnica conocida.

De forma más específica, el objeto de la presente invención es proporcionar una chapa o panel sándwich en panal de abeja, a base de polipropileno termoplástico, compuesta de láminas exteriores, unidas a una capa central que comprende láminas de celdas termoformadas que presentan una forma cilíndrica u otras formas (estructura en panal de abeja) repetidas en un patrón regular y continuo, en donde la conformación en particular de la capa central, proporciona a la chapa propiedades mecánicas, resistencia a la carga y características estructurales y funcionales.

Un objeto de la presente invención es por lo tanto proporcionar una chapa o panel sándwich en panal de abeja, a base de polipropileno, que tenga las características específicas de la chapa objeto de la solicitud de patente MI2014A001110, al mismo tiempo que elimine las desventajas descritas previamente.

Un objeto de la presente invención es, por lo tanto, proporcionar una chapa o panel sándwich en panal de abeja, caracterizada por un termoformado mucho más profundo con respecto a las chapas o paneles termoformados de acuerdo con el estado de la técnica, habitualmente una profundidad de conformado doble.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una chapa o panel sándwich en panal de abeja con una completa simetría de la estructura de la chapa o panel de celdas termoformada.

Finalmente, los objetos de la presente invención son un proceso y un aparato para producir chapa o panel sándwich en panal de abeja que también permite el uso de sustancias de relleno minerales directamente en forma de polvos. Un objeto de la presente invención hace referencia a un proceso para la preparación de una chapa o panel sándwich en panal de abeja, a base de polipropileno termoplástico, que comprende una estructura que consiste en dos láminas planas exteriores, en la parte superior e inferior 10, 12, soldadas a una lámina 11 interior o central, de celdas 13 termoformada, con celdas repetidas en un patrón regular y continuo, en donde dicha lámina interior termoformada se suelda en ambas caras o lados, dicha chapa estando caracterizada por que dichas láminas (10, 12) interior y exterior planas y la lámina (11) termoformada están compuestas de tres capas co-extruidas.

Más específicamente, el termoformado de la lámina 11 interior o central se efectúa simultáneamente tanto en positivo como en negativo en las dos caras o lados de la misma lámina 11, donde las celdas 13 presentan preferiblemente la misma forma, tamaño y cantidad, lo que resulta adecuado para garantizar la simetría de la estructura termoformada.

El termoformado de la lámina 11 interior o central es por lo tanto un termoformado simétrico con respecto al plano de termoformado, adecuado para garantizar una estructura termoformada que tenga un grosor sustancialmente constante.

Esta característica distingue sustancialmente la chapa obtenida mediante el proceso de la presente invención de la chapa con una lámina central termoformada únicamente en un lado o cara, es decir, con una estructura que no es simétrica con respecto al plano de termoformado. Esta segunda chapa, de hecho, no puede caracterizarse por un grosor sustancialmente constante de la lámina termoformada; el lado termoformado, o celda, de hecho, debido al mismo proceso de termoformado, se vuelve más fina, perdiendo masa con respecto a la parte inferior. Estas diferencias en el grosor, junto con diferentes tiempos de enfriamiento de los dos lados de la lámina, conducen a una inevitable asimetría tanto de la lámina central como de la chapa final, causando un efecto de “ondulación” de la chapa, una vez que la lámina central termoformada haya sido soldada a las láminas exteriores planas.

En la siguiente descripción, a menos que se especifique lo contrario, el término “chapa o panel en panal de abeja” hace referencia a una estructura compuesta de láminas planas no termoformadas y láminas termoformadas soldadas entre sí, el término “láminas” hace referencia a los únicos elementos termoformados o no termoformados que forman la chapa, el término “capa” hace referencia a los elementos que forman la lámina.

Cada lámina consiste en tres capas co-extruidas, mientras que cada chapa o panel está compuesto de al menos dos láminas no termoformadas y al menos dos láminas termoformadas extruidas simultáneamente.

En particular, la chapa o panel en panal de abeja o de celdas de acuerdo con la presente invención consiste, tal como ya se indicado, en una lámina plana superior o de tope exterior, dos (o cuatro, o seis, etc.) láminas centrales termoformadas y una lámina plana inferior o de base exterior.

Cada lámina única está preferiblemente compuesta de tres capas, por ejemplo de acuerdo con las estructuras A-B-A, A-B-C, C-B-A y todas las combinaciones de las mismas.

No es necesario que todas las capas A, B o C, que forman las diferentes láminas procedan de la misma extrusora (es decir, extrusora A, o B, o C), pero puede estar prevista la presencia del mismo número de extrusoras que de las capas que forman la totalidad de la chapa final. En otras palabras, si la chapa final tiene una estructura que consiste en A-B-A A'-B'-A' A" -B" -A", puede haber una extrusora A para la capa A, una extrusora B para la capa B, una extrusora A' para la capa A', una extrusora B' para la capa B', y así sucesivamente.

Las láminas exteriores planas consisten preferiblemente en láminas de copolímero de polipropileno (preferiblemente un copolímero en bloque o estadístico de polipropileno, con monómeros de etileno y/o butano introducido en las cadenas de propileno) y un homopolímero y/o mezclas relativas, donde dichas láminas tienen propiedades químicas que las hacen particularmente adecuadas para su acoplamiento en caliente, asegurando al mismo tiempo una alta adhesión y temperaturas de soldadura relativamente bajas. Esta es por tanto una estructura multicapa producida en co-extrusión con tres capas, en donde la estructura A-B-A co-extruida de tres capas está preferiblemente compuesta de una capa B interna de homopolímero de polipropileno y dos capas A externas de copolímero de polipropileno.

En el caso de estructuras A-B-C o C-B-A multicapa co-extruidas o combinaciones de las mismas, la estructura es el resultado de la co-extrusión de tres polímeros diferentes procedentes de tres extrusoras diferentes, las dos capas exteriores de la lámina A y C pueden por lo tanto estar compuestas de diferentes tipos de polipropileno, ya sea homopolímeros, copolímeros de polipropileno, o de cualquier otra naturaleza.

La posibilidad/necesidad de tener tres polímeros diferentes en las láminas que forman las láminas exteriores planas de la chapa o panel de acuerdo con la presente invención, depende del hecho de que, en algunas aplicaciones, la capa más exterior de la lámina puede acoplarse con posibles láminas exteriores adicionales: consecuentemente, dependiendo de la estructura seleccionada, puede ser la capa A o C, y puede tener que cumplir unas características físicas/químicas en particular, teniendo en cuenta el requerimiento de que la capa de lámina exterior plana soldada directamente a la lámina termoformada interior o central, debe tener características de soldabilidad adecuadas para garantizar la perfecta adhesión entre dicha lámina termoformada y la lámina no termoformada.

Estas consideraciones son obviamente válidas para ambas láminas exteriores planas.

La lámina interior termoformada consiste, preferiblemente, en un copolímero de polipropileno (preferiblemente un copolímero en bloque o estadístico de polipropileno, con monómeros de etileno y/o butano introducidos en las cadenas de propileno), y un homopolímero y/o mezclas relativas, que tenga características físico-mecánicas particularmente elevadas, y por lo tanto adecuado para garantizar que el producto final, es decir la chapa o panel en panal de abeja o de celdas, tenga las calidades deseadas desde el punto de vista de resistencia mecánica y ligereza. Ésta es, por lo tanto, una lámina con una estructura multicapa producida en co-extrusión con tres capas, en donde la estructura A-B-A co-extruida de tres capas está compuesta preferiblemente de una capa B interna de homopolímero de polipropileno y dos capas A exteriores de copolímero de polipropileno.

Las capas de las láminas 10, 12 exteriores planas y la lámina 11 interior termoformada, iguales o diferentes entre sí, se realizan preferiblemente de copolímero de polipropileno, y las capas interiores de las láminas 10, 12 exteriores planas y la lámina 11 interior termoformadas se realizan preferiblemente de homopolímero de polipropileno, posiblemente con la adición de sustancias de relleno minerales.

Un objeto de la presente invención también hace referencia a un proceso para la producción de una chapa o panel sándwich en panal de abeja que comprende las siguientes fases:

a) extrusión simultánea de al menos tres láminas 10, 11, 12, multicapa, comenzando desde un polímero correspondiente o desde un compuesto polimérico correspondiente y una sustancia de relleno mineral: una lámina 10 exterior inferior, una lámina 11 interior o central, y una lámina 12 exterior superior;

b) termoformado de dicha lámina 11 interior o central;

c) acoplamiento mediante termosoldadura de dichas láminas 10, 12 exteriores planas no termoformadas con dicha lámina 11 interior o central termoformada, en donde dicho termoformado de la lámina 11 interior se efectúa simultáneamente tanto en positivo como en negativo en los dos lados o caras de la lámina 11 interior, y el inicio de la fase de acoplamiento se produce simultáneamente para todas las láminas 10, 11, 12 exteriores e interior, termoformadas o no termoformadas.

El proceso para la producción de una chapa o panel sándwich en panal de abeja de acuerdo con la presente invención puede además comprender, aguas arriba a la fase a), una fase de mezclado de polipropileno y de una sustancia de relleno mineral en forma de polvos, para formar el compuesto en forma de gránulos que va a ser utilizado en la posterior fase a).

Además, el proceso que tiene prevista dicha fase de mezclado adicional, puede realizarse en continuo, introduciendo una o más extrusoras de husillo doble antes del cabezal o cabezales de extrusión, para alimentar el proceso directamente con gránulos de polipropileno puro y polvos de sustancias de relleno minerales, tales como, por ejemplo, carbonato de calcio, fibra de vidrio o similar.

Gracias al termoformado de la lámina interior o central en ambos lados o caras, se obtiene finalmente una chapa o panel a modo de panal de abeja, compuesta de tres láminas, de las cuales una es una lámina central termoformada, absolutamente y completamente simétrica.

La Figura 1 adjunta representa un ejemplo de una chapa o panel en panal de abeja obtenida mediante el proceso de la presente invención.

Un aspecto esencial del proceso de acuerdo con la presente invención es que la producción de este tipo de chapa o panel se realiza en condiciones de régimen simultáneo: esto significa que todos los elementos (es decir, todas las láminas, las termoformadas y las no termoformadas) deben ser producidas en el mismo momento, para garantizar la necesaria simetría, no solamente geométrica (relativamente sencilla de obtener), sino también y sobre todo una simetría térmica.

Estos elementos, de hecho, no solamente deben producirse en el mismo momento, sino que deben también alcanzar los acoplamientos bajo condiciones térmicas sustancialmente similares, específicamente para garantizar la simetría térmica.

El recorrido de la lámina (es decir, la trayectoria seguida por todas las láminas) es extremadamente importante y ha sido concebido específicamente de manera que las láminas alcancen la fase de acoplamiento con unas características sustancialmente similares.

El término características sustancialmente similares significa que cada lámina alcanza la fase de acoplamiento a una temperatura que se encuentra en un rango de -10°C a 10°C con respecto a la temperatura de soldadura del material utilizado, o que las diferencias en la temperatura entre las láminas que alcanzan la fase de acoplamiento son inferiores a 10°C aproximadamente.

En particular, la fase de acoplamiento mediante termoformado puede realizarse mediante termoformado mecánico o bien mediante termoformado bajo vacío, y puede ser efectuado de acuerdo con las realizaciones del proceso para la producción de la chapa o panel de acuerdo con la presente invención, descrita en las figuras 2-4 adjuntas, de acuerdo con los siguientes procedimientos:

- el termoformado de la lámina 11 interior o central se efectúa mediante un cilindro 16 de conformación que incluye tanto ranuras 14 como aristas 15, preferiblemente en la misma forma, tamaño y cantidad para garantizar la simetría de la estructura termoformada en donde el termoformado proporcionado por las ranuras 14 se obtiene mediante succión y el termoformado proporcionado por las aristas 15 es garantizado por un chorro de aire externo, caliente o frío, dependiendo del material utilizado y el gramaje, soldando en un único paso, las dos láminas 10 y 12 exteriores planas, sobre la lámina 11 interior o central termoformada, hasta que se obtiene el producto final, es decir, la chapa o panel 10-11-12 en panal de abeja (figura 2); o

- el termoformado de la lámina 11 interior o central se efectúa mediante la acción mecánica simultánea de dos cilindros 16, 16' opuestos e idénticos, cuyas ranuras 14 y aristas 15 se entrecruzan entre sí, efectuando de este modo el termoformado de la lámina 11, soldando, en un único paso, las dos láminas 10 y 12 planas exteriores, en la lámina 11 interior o central termoformada, hasta que se obtiene el producto final, es decir la chapa o panel 10-11-12 en panal de abeja (figuras 3 y 4);

La fase de acoplamiento mediante termosoldadura c) se realiza soldando las láminas (10,11,12) entre sí, en donde cada lámina (10,11,12) alcanza dicha fase de acoplamiento a una temperatura que se encuentra en un rango de -10°C a 10°C con respecto a la temperatura de soldadura de la capa exterior de la misma lámina (10,11,12), o las láminas (10,11,12) alcanzan la fase de acoplamiento a temperaturas que difieren unas de otras en un valor inferior a 10°C.

Una ventaja fundamental, sin embargo, de la chapa o panel en panal de abeja de acuerdo con la presente invención es la estructura perfectamente simétrica y una profundidad de termoformado que es al menos el doble con respecto a una solución con una única lámina termoformada, obviamente con la misma materia prima utilizada (y por lo tanto con las mismas características de termoformabilidad).

Además, la versatilidad del proceso de acuerdo con la presente invención también permite que se obtengan chapas o paneles que sean intencionadamente asimétricas, sencillamente utilizando dos láminas exteriores planas que no sean iguales en términos de grosor y/o previendo que se suelden láminas adicionales sobre dichas láminas exteriores.

Un objeto adicional de la presente invención hace también referencia a un aparato para la producción de una chapa o panel en panal de abeja o de celdas, donde dicho aparato comprende un grupo de extrusión que consiste en al menos tres cabezales de extrusión, donde aguas abajo de dicho grupo de extrusión se encuentran al menos un grupo de termoformado y un grupo de calibración y de enfriamiento, dichos grupos de termoformado y los grupos de calibración y enfriamiento estando conectados, a su vez, a uno grupo de acoplamiento, en donde el grupo de termoformado comprende un cilindro de conformación, adecuado para el termoformado de una lámina en ambos lados o caras en positivo y en negativo.

Dicho aparato puede también comprender una o más extrusoras de doble husillo aguas arriba del grupo de extrusión.

Un objeto adicional de la presente invención hace referencia al uso de la chapa o panel en panal de abeja o de celdas de acuerdo con la presente invención, como un elemento de protección o elemento de empaquetado.

Tal como se ha observado ya, una ventaja fundamental de la chapa o panel en panal de abeja de acuerdo con la presente invención es la estructura perfectamente simétrica y la profundidad de termoformado, que es al menos el doble con respecto a una solución con una única lámina termoformada.

Una de las ventajas del proceso para la producción de la chapa o panel en panal de abeja o de celdas de acuerdo con la presente invención consiste en la producción del panel mediante una única etapa de producción, en donde una única etapa de producción significa que la chapa o panel final se produce en una única planta comenzando a partir de la materia prima (es decir, el gránulo o también el polvo cuando se utilizan sustancias de relleno minerales, en una o más extrusoras de doble husillo), sin la producción de productos semiterminados, con el consecuente menor consumo de energía e indirectamente, con un menor impacto medioambiental, sobre todo gracias a la drástica reducción en los productos de desecho.

Una ventaja adicional se representa mediante la ausencia de delaminación gracias a la adhesión absoluta, específicamente garantizada por el hecho de que cada única lámina que forma la chapa o panel de acuerdo con la presente invención está compuesta de tres capas extruidas simultáneamente mediante un proceso de co-extrusión. De esta manera, puede también limitarse, si no eliminarse por completo, otro problema presente en los productos y procesos de acuerdo con el estado de la técnica, es decir, la necesidad de encontrar una mezcla de materiales que tenga buenas características físico-mecánicas y que al mismo tiempo permita un acoplamiento a temperaturas relativamente bajas, sin el riesgo de separación de las láminas que forman el panel o chapa de celdas en panal de abeja.

Una mezcla de materiales que satisface estos requerimientos es inevitablemente el resultado de una aproximación media entre los requerimientos del proceso de producción y las características deseadas para el producto final, es decir, la chapa o panel en panal de abeja, pero ambas de estas necesidades no pueden ser claramente satisfechas al 100%, ya que esto supone una aproximación media, como ya se ha mencionado.

En particular, tal como se ha descrito anteriormente, la chapa o panel de celdas en panal de abeja de acuerdo con la presente invención está compuesta preferiblemente de una lámina plana exterior superior o de tope, una lámina interior o central termoformada en ambas caras o lados y una lámina plana exterior inferior o de base.

Para gramajes superiores, tal como ya se ha indicado, es necesaria la presencia de sustancias de relleno minerales, que sean adecuadas para garantizar las correctas propiedades de resistencia mecánica de la chapa o panel de celdas en panal de abeja, reduciendo al mismo tiempo el coste del material del producto final.

Además, el proceso para la producción de la chapa o panel de acuerdo con la presente invención también permite que la concentración de sustancias de relleno minerales sea variada, sin tener en stock el correspondiente compuesto, y sobre todo permite que dichas sustancias de relleno se utilicen en forma de polvos, es decir en su estado de configuración natural. Esta solución es posible por la elección de la denominada extrusora de doble husillo para la extrusión de la capa o capas de láminas co-extruidas que comprenden dichas sustancias de relleno minerales.

En el aparato de acuerdo con la presente invención, puede también estar prevista una extrusora de doble husillo para la extrusión de la capa o capas que requieran sustancias de relleno minerales. Puede estar presente una única extrusora de doble husillo, que puede alimentar todos los cabezales de extrusión necesarios para la producción de la chapa o panel de acuerdo con la presente invención (habitualmente no menos de tres, pero puede haber cuatro, cinco, o seis, etc.) con el uso del mismo número de bombas de engranaje, o pueden estar presentes tantas extrusoras de doble husillo como las capas de lámina que forman el producto final del panel o chapa de acuerdo con la presente invención, que además requieran la presencia de sustancias de relleno minerales, acoplando cada cabezal de extrusión con una bomba de engranaje para garantizar la correcta tasa de flujo de material también en presencia de contrapresiones elevadas del cabezal de extrusión, típicas de estas aplicaciones.

Ventajas adicionales del proceso para la producción de la chapa o panel en panal de abeja o de celdas de acuerdo con la presente invención son las siguientes: en primer lugar, éste es un proceso continuo que comienza desde el gránulo y/o incluso desde el polímero y polvos de sustancias de relleno minerales, y produce directamente el producto final, es decir, la chapa o panel en panal de abeja, sin pasos intermedios. Por lo tanto no es necesario un stock de bobinas de láminas, con ventajas económicas relativas con respecto tanto a la logística como al transporte. Es también posible producir directamente cualquier gramaje requerido (obviamente dentro de un rango de variación definido) y con cualquier coloración, prácticamente “justo a tiempo”, con un mínimo de productos de desecho para obtener la variación en el grosor.

El proceso de acuerdo con la presente invención también permite un ahorro de energía considerable que se deriva del hecho de que todas las láminas implicadas en el propio proceso requieren poco calentamiento, gracias al contenido calórico suficientemente elevado que mantienen en las proximidades de los diversos acoplamientos. El proceso de acuerdo con la presente invención también tiene la ventaja adicional de prever el uso de materiales que tienen elevadas propiedades mecánicas, como la capa central del producto co-extruido de tres capas, que forma tanto las láminas exteriores planas como también la lámina interior termoformada, sin influir en la soldabilidad de las láminas individuales.

Los materiales que tienen características de alta soldabilidad pueden también utilizarse como capas exteriores del producto co-extruido de tres capas, que forma tanto las láminas exteriores planas como también las láminas interiores termoformadas, sin influir en las propiedades mecánicas del producto final.

Además, el proceso de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja definitiva de minimizar los productos de desecho durante las operaciones de inicio, ya que este es un proceso continuo, y también y sobre todo a un régimen, gracias a la posibilidad de reciclar los bordes cortados para alimentar preferiblemente las extrusoras de las capas centrales de los productos co-extruidos de tres capas, que forman todas las láminas, sin variaciones significativas en las características del producto final.

La chapa o panel en panal de abeja o de celdas de acuerdo con la presente invención también está caracterizada por la completa ausencia de tensiones internas residuales, sobre todo en el caso de láminas que tienen una estructura completamente simétrica (es decir, donde el grosor de las láminas exteriores planas es sustancialmente igual).

Además, la chapa o panel en panal de abeja o de celdas tiene una alta uniformidad, también gracias al acoplamiento de las láminas, que se obtiene a temperaturas cercanas a la temperatura Vicat y gracias al uso de materiales específicos para las capas exteriores, que permiten una fuerte adhesión también en presencia de presiones de contacto relativamente limitadas, además por supuesto del hecho de que los acoplamientos de las láminas exteriores planas se efectúan preferiblemente con las capas exteriores de la lámina termoformada interior o central. Finalmente, el proceso de acuerdo con la presente invención permite chapas o paneles en panal de abeja con un alto gramaje y un elevado grosor, normalmente sobre 2000 g/m2, que se producen sin ningún problema gracias a la presencia de una lámina termoformada central que tiene un termoformado en ambas caras o lados, permitiendo por lo tanto un considerable aumento en la profundidad total del termoformado, también en la presencia de materiales que tienen mala termoformabilidad, tales como los utilizados en el proceso en cuestión, pero que son necesarios para garantizar las correctas propiedades mecánicas del producto final.

La chapa o panel tiene un peso que se sitúa en un rango de 300 g/m2 a 5000 g/m2, preferiblemente de 1000 g/m2 a 4000 g/m2.

La chapa o panel de acuerdo con la presente invención tiene un grosor que se encuentra en un rango de 4,00 a 40,0 mm, preferiblemente en un rango de 10,00 a 30,00 mm.

Las celdas presentes en la capa central termoformada tienen un diámetro que se encuentra en un rango de 3,00 a 20,00 mm, preferiblemente en un rango de 4 a 15 mm y la altura de los salientes/celdas varía y depende del diámetro de las mismas, donde por ejemplo la altura es 3,00 mm para un diámetro de 3,5 mm, y 10,00 mm para un diámetro de 15,00 mm.

Las capas A, B y C pueden tener el mismo grosor o un grosor diferente, y dicho grosor preferiblemente se encuentra en un rango de 100 micras a 2 mm.

Una chapa o panel se compone preferiblemente de tres láminas, de las cuales dos láminas (A-B-A y A”-B”-A” ) son láminas exteriores y planas, soldadas a una lámina (A' -B' -A') termoformada en ambas caras o lados.

La chapa o panel que se representa en la figura 1, tiene porcentajes de estratificación óptimos para garantizar simultáneamente las correctas características de soldabilidad entre las diversas láminas y posiblemente con láminas adicionales que van a ser acopladas con las capas A y A'' más exteriores, y las correctas propiedades mecánicas en términos de resistencia al aplastamiento, módulo de flexión y aislamiento acústico y térmico.

Más específicamente, tanto las dos láminas A-B-A y A"-B"-A" co-extruidas exteriores planas, como también la lámina A'-B'-A' central termoformada, tienen las siguientes características: las capas exteriores A, A', A" tienen un grosor, el mismo unas con respecto a las otras o diferente entre las mismas, que se encuentra en un rango de 5 a 10% con respecto al grosor total de la correspondiente lámina co-extruida, mientras que las capas B, B', B" centrales tienen un grosor, igual o diferente unas con respecto a las otras, que se encuentra en un rango de 80 a 90% con respecto al grosor total de la correspondiente lámina co-extruida.

Además, en la chapa o panel en la realización de acuerdo con la figura 1, cada lámina plana exterior y cada lámina interior termoformada representa aproximadamente un 20-30% en peso con respecto al peso total de la propia chapa.

Las láminas exteriores planas tienen preferiblemente el mismo peso.

Un ejemplo específico de una chapa o panel de acuerdo con la presente invención tiene las siguientes características:

Chapa con un peso de 3000 g/m2;

Diámetro de la celda: 14 mm;

Composición de las láminas exteriores (superior/plana A-B-A e inferior/plana A”-B”-A” ):

La capa A, A'':

Copolímero de PP (índice de fluidez = 3 g/10');

Capa B, B'':

Homopolímero de PP (índice de fluidez = 3 g/10') y sustancias de relleno minerales (en este caso talco) en una cantidad igual a 20% en peso.

La lámina A'-B'-A' termoformada central tiene previstas las capas A' con la misma composición que las capas A y A'', y una capa B'' de las láminas exteriores indicadas anteriormente.

La chapa se produjo por acoplamiento, mediante termoformado, de las láminas exteriores planas no termoformadas con dicha lámina termoformada interior o central en ambos lados en un único paso, con las tres láminas relativas que alcanzan el punto de termoformado con las mismas propiedades térmicas para garantizar la perfecta simetría y compatibilidad entre sí.

En particular, para este ejemplo, la lámina central es termoformada mediante un cilindro 16 de conformación que incluye tanto ranuras 14 como aristas 15, que tienen la misma forma, dimensiones y cantidad, en donde el termoformado proporcionado por las ranuras 14 se obtiene mediante succión, y el termoformado proporcionado por las aristas 15 se garantiza mediante un chorro de aire caliente externo.

La distribución del peso de las láminas con respecto al peso total de la chapa:

Lámina superior A-B-A/ lámina central A'-B'-A'/ lámina inferior A''-B''-A'' = 35% - 30% - 35%.

El panel obtenido tiene un peso total igual a 3000 g/m2.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Proceso para la preparación de una chapa o panel sándwich en panal de abeja, a base de polipropileno termoplástico, que comprende una estructura que consiste en dos láminas exteriores planas, en la parte superior y en la parte inferior (10, 12), soldadas a una lámina (11) interior o central, de celdas (13) termoformada, con celdas repetidas en un patrón regular y continuo, donde dicha lámina interior o central está termoformada en ambos lados o caras, donde las láminas (10, 12) exteriores planas y la lámina (11) interior termoformada consiste en tres capas coextruidas, dicho proceso que comprende las siguientes fases:

a) extrusión simultánea de al menos tres láminas (10,11,12) multicapa, comenzando a partir de un polímero correspondiente o a partir de un correspondiente compuesto polimérico y una sustancia de relleno mineral: una lámina (10) inferior exterior, una lámina (11) central o interior, y una lámina (12) superior exterior; b) termoformado de dicha lámina (11) interior o central;

c) acoplamiento de dichas láminas (10, 12) exteriores planas con dicha lámina (11) termoformada interior o central, en donde dicho termoformado de la lámina (11) interior se efectúa simultáneamente tanto en positivo como en negativo en los dos lados o caras de la lámina (11) interior y el inicio de la fase de acoplamiento es simultáneo para todas las láminas (10,11,12) termoformadas y no termoformadas exteriores e interiores.

2. Proceso según la reivindicación 1, que comprende, aguas arriba de la fase a), una fase de mezclado del polipropileno y una sustancia de relleno mineral en forma de polvos, en donde el compuesto, en forma de gránulo, obtenido de este modo, se alimenta a dicha fase a).

3. El proceso según una o más de las reivindicaciones 1 y 2, en donde la fase b) de termoformado y la fase c) de termoformado se efectúan mediante

- el termoformado de la lámina (11) interior o central mediante un cilindro (16) de conformación, que contiene tanto ranuras (14) como aristas (15), que tienen preferiblemente la misma forma, tamaño y cantidad, en donde el termoformado producido por las ranuras (14) se efectúa mediante succión y el termoformado producido por las aristas (15) es efectuado por un chorro de aire externo, y soldando en un único paso, las dos láminas (10, 12) exteriores planas, sobre la lámina (11) interior o central termoformada; o

- el termoformado de la lámina (11) interior o central mediante la acción mecánica simultánea de dos cilindros (16, 16'), opuestos e idénticos, cuyas ranuras (14) y aristas (15) se entrecruzan entre sí, y soldando, en un único paso, las dos láminas (10, 12) planas exteriores, en la lámina (11) interior o central termoformada.

4. Proceso según una o más de las reivindicaciones 1-3, en donde la fase de acoplamiento mediante termoformado c) se efectúa soldando las láminas (10, 11, 12) entre sí, donde cada lámina (10, 11, 12) alcanza dicha fase de acoplamiento a una temperatura que se encuentra en un rango de -10°C a 10°C con respecto a la misma lámina (10, 11, 12), o las láminas alcanzan la fase de acoplamiento a temperaturas que difieren entre sí en un valor inferior a 10°C.

5. Proceso según una o más de las reivindicaciones 1-4, en donde la lámina (11) termoformada interior se encuentra termoformada en positivo o en negativo en las dos caras o lados de la propia lámina 11, donde las celdas (13) tienen preferiblemente la misma forma, dimensión y número, adecuados para garantizar la simetría de la estructura termoformada.

6. Proceso según una o más de las reivindicaciones 1-5, en donde las láminas (10, 12) exteriores planas y la lámina (11) interior termoformada consiste en tres capas de copolímero de polipropileno y homopolímero y/o sus mezclas relativas.

7. Proceso según una o más de las reivindicaciones 1-6, en donde las capas (A, A', A”) exteriores de las películas (10, 12) exteriores planas y la lámina (11) termoformada interior, iguales o diferentes unas con respecto a las otras, son de copolímero de polipropileno y la capa (B, B', B”) interior de las láminas (10, 12) exteriores planas y de la lámina (11) termoformada interior son de homopolímero de polipropileno, posiblemente con la adición de sustancias de relleno minerales.

8. Un aparato para el proceso para la preparación de una chapa o panel sándwich en panal de abeja según una o más de las reivindicaciones anteriores de la 1 a 7, donde dicho aparato comprende un grupo de extrusión que consiste en al menos tres cabezales de extrusión, donde aguas abajo de dicho grupo de extrusión hay al menos un grupo de termoformado y grupos de calibración y enfriamiento, los grupos de termoformado y los grupos de calibración y enfriamiento estando conectados, a su vez, a uno grupo de acoplamiento, en donde el grupo de termoformado comprende un cilindro de conformación adecuado para el termoformado de una lámina en ambas caras o lados, positivo y negativo.

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado por que comprende una o más extrusoras de doble husillo aguas arriba del grupo de extrusión.

10. Uso de la chapa o panel de celdas en panal de abeja obtenido según una o más de las reivindicaciones anteriores de la 1 a la 7, como elemento de protección o elemento de empaquetado.