TW201636385A - 切分的厚硬質泡沫板 - Google Patents

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TW201636385A TW104137527A TW104137527A TW201636385A TW 201636385 A TW201636385 A TW 201636385A TW 104137527 A TW104137527 A TW 104137527A TW 104137527 A TW104137527 A TW 104137527A TW 201636385 A TW201636385 A TW 201636385A
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凱 柏恩哈德
弗羅里恩 貝克
菲利斯 高登曼
提姆 鄧克
烏里奇 史密特
馬提亞斯 漢普勒
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Abstract

本發明係關於一種硬質泡沫(尤其是P(M)I泡沫板材)的切割方法。在此提供一種方法，利用此方法可能切割這些硬質泡沫(即使例如大於3mm之相對高的層厚度)，卻不會有例如在鋸開過程中由於所形成之鋸屑所相應產生之量的材料損失。

Description

切分的厚硬質泡沫板
本發明係關於一種切割硬質泡沫(尤其是P(M)I泡沫板材)的切割方法。在此提供一種方法，利用此方法可能切割這些硬質泡沫(即使例如大於3mm之相對高的層厚度)，卻不會有例如在鋸開過程中由於所形成之鋸屑所相應產生之量的材料損失。
可以藉由不同方法切割硬質泡沫，例如以Rohacell®產品名銷售之聚甲基丙烯醯亞胺，以及類似之其他泡沫。在Rohacell®的情況中完成此切割之標準方式是藉由鋸開。在此情況中，厚泡沫板係藉由砂鋸以水平地切分，而產生相關高量之鋸屑。此外，幾乎不可能藉由此方法由該硬質泡沫獲得薄或極薄之片或膜。僅由於鋸刃之厚度和在鋸開過程中對於待切分之硬質泡沫部份的相對高機械應力，不能獲得極薄之膜。再次，僅在大的材料損失及相關之屑形成下，具有在3與10mm之間的厚度的薄片是可能的，因為在鋸開中使用之鋸刃具有至少2mm之相關厚 度而導致對應之材料損失。若所選之鋸刃轉而是特別薄的，彼將下垂且導致該切割材料中高的厚度變化，或使膜之切分基本上不可能。若具有大於10mm之厚度的較厚片要切分，則在鋸開過程中同樣地造成問題，因為待切分之部位的彎曲(因該鋸刃厚度所造成)會導致彼在該切分期間破裂。這是特別在極硬質泡沫的情況中發生之問題，其因此具有某一程度的脆性。
可撓性泡沫(例如可撓性聚胺甲酸酯泡沫)也可藉由帶刀(band knives)之使用切割，而不產生作為廢棄產物之鋸屑。很多泡沫(硬質和可撓性泡沫)可另外利用經加熱之拉線(tensioned wires)切割。然而，在此由於該熱線，有可能熱破壞材料。再者，由於該線之有限的厚度，在此也有材料損失或薄片破裂的問題。
針對所討論之先前技藝的背景，本發明所解決之問題因此是提供一種將硬質泡沫切分成二個平面部分的方法的問題，其中屑形材料損失被最小化且，同時，該材料並非以任何其他方式受熱應力或受過度破壞，尤其是在該切分位置上。
更特別地，該方法意欲適合由此具有小於3mm厚度之硬質泡沫製造膜及視需要製造具有在3與30mm之間之直徑的薄片。
所解決之另一問題是：此方法應適合以此方式處理聚 (甲基)丙烯醯亞胺(P(M)I)，尤其是聚甲基丙烯醯亞胺(PMI)。
在此點上未明確地討論之其它目的可由該先前技藝、說明、申請專利範圍或實例衍生。
解決方法
當在下文中使用聚(甲基)丙烯醯亞胺(P(M)I)一詞時，彼意思是聚甲基丙烯醯亞胺(PMI)、聚丙烯醯亞胺(PI)或彼之混合物。類似之考慮適用於對應之單體諸如(甲基)丙烯醯亞胺和(甲基)丙烯酸。舉例而言，"(甲基)丙烯酸"之表達方式意思不僅是甲基丙烯酸，也是丙烯酸，和此二者之混合物。
該等問題已利用硬質泡沫之平面切分的新穎方法解決，該方法對於獲得膜或薄片是合適的。此新穎方法特徵在於該硬質泡沫首先被可撓化，然後以刀具切割。在本發明之第一替代具體例中，該硬質泡沫在切割前貯存於水中以供可撓化。在第二具體例中，將該硬質泡沫加熱或調節至比該硬質泡沫之發泡溫度低15℃之最低溫及低1℃之最高溫的溫度。調節該溫度意思是該仍是熱的泡沫在發泡操作之後直接被切割，同時冷卻至所示之溫度窗。
此外，此二替代方法也可互相結合，藉由對應地加熱該水(隨意地在壓力下)、且將經預先加熱之硬質泡沫添加至該經加熱之水或在由該水移除後且在切割前另外加熱該硬質泡沫。
根據本發明所了解的，該發泡溫度的意思是在預先進行之該聚合物的發泡時開始該發泡的溫度。此溫度主要根據使用之發泡劑而定且容易藉由此技藝之技術人員設定且決定。在該切割操作中，該發泡溫度具有重要性，因為在此可能有進一步發泡，此會使該切割操作中斷或使彼不可能。
在加熱之具體例中，該硬質泡沫較佳在切割前藉由貯存於爐中或藉由以IR射線或微波照射而可撓化。為此目的，除了該熱源之選擇之外，還有數個變化型。在第一變化型中，該硬質泡沫在由爐或經加熱之壓機移除後直接以刀具切割。在第二變化型中，該刀具是在該爐中。此變化型可用特別有效率方式進行，但就設備而言是極苛求的。在此情況中，不需要加熱整個待切割之泡沫板。彼足夠加熱一對應於該待切割之層厚度的約二倍的層。彼也可連續地實施。
關於待設定之溫度，特別較佳的是：該硬質泡沫係在切割前被加熱至高於該硬質泡沫材料之耐熱扭變溫度的溫度。根據該材料，此溫度可能是極為不同，但在適合之硬質泡沫材料的情況中總是低於該發泡溫度。在硬質P(M)I泡沫的情況中，該發泡溫度主要經由發泡劑之選擇而設定。在完成發泡時，在新的加熱操作期間通常有進一步的發泡，此當然會干擾根據本發明之平面切分操作。
在第三變化型中，該硬質泡沫首先移動通過IR或微波輻射來源且隨後以2公尺之最大距離輸送至該刀具。此 外，該輻射來源也可被排列以使彼在該刀具正上方或覆蓋該刀具之正下游及上方的部位。尤其，利用IR輻射之加熱允許在該刀具之正下游的加熱。
在根據本發明之方法的第四變化型中，仍加熱之硬質泡沫的切分係緊接在爐中或經加熱之壓機中的發泡操作之後進行。
在該切分前之水貯存的具體例中，該硬質泡沫係貯存在水浴中至少30分鐘，較佳地至少1小時且更佳地至少24小時。該貯存時間尤其視待切分之硬質泡沫的厚度而定。在該水貯存後，該硬質泡沫然後在不多於30分鐘(較佳在不多於10分鐘)之內藉由該刀具切分。
也有多種關於該刀具之排列的具體例。在一較佳具體例中，該硬質泡沫板與該刀具之切面呈直角移動，同時該刀具僅與該硬質泡沫板之輸送方向呈直角移動。或者，僅管較不佳地，該刀具在該切割操作時係沿著經固定之硬質泡沫移動。也可能：該刀具和該硬質泡沫具有相反的移動方向，在該情況中，在後二變化型中，除了該切割操作之載體之外，刀具還可有效地與該硬質泡沫係呈直角移動。
在該刀具以直角移動的情況中，再次有二變化型。首先，該刀具可往返移動。然而，較佳使用帶刀。此一帶刀係在與切割方向呈直角之方向上循環移動且通常利用至少二偏向滾筒導引並驅動。帶刀系統是市售的。
在本發明之特別具體例中，數小片(例如膜或薄片形式)係在該可撓化後，利用數個連續刀具以一次動作地由 該硬質泡沫切分開。這些特別可以是數個連續帶刀。因此，可能以極有效率之方式在一操作中由一板切分出數個工件。
本發明之大優點是：在硬質泡沫切分中實際地避免鋸屑形式之廢棄物產生，且對該硬質泡沫表面之熱損壞被排除。因此，材料損失可受限制且該方法整體比先前技藝方法更經濟可行的。
特別地，在具有高剛性和脆性之特硬質泡沫(例如P(M)I硬質泡沫)的情況中，在切割過程中該板破裂(尤其是因刀刃之楔形橫截面)可令人驚訝地利用根據本發明之方法來避免。這尤其是藉由在切割前增加該泡沫之可撓性而完成。
關於該切分產物，在二種不同之可能性之間應作區分。首先，根據本發明可能獲得具有在0.05與1.0mm之間的厚度而由該硬質泡沫構成之膜。根據所用之該硬質泡沫材料，此種類之膜可以是如此的可撓以致彼可以例如被捲繞或甚至折疊。例如，可能在該分離操作後將該經切分之膜纏繞在滾筒上以供進一步輸送。
或者，也可能利用本發明之方法獲得具有在多於1.0與最大30.0mm之間的厚度而由硬質泡沫構成的薄片。例如，可能利用適合切割操作，由一硬質泡沫板獲得數個此種類之片。根據該先前技藝，需要將這些薄片之每一者分開地發泡。
不管薄片或膜是否被切分出，彼可在隨後之步驟中被 升級或進一步加工。例如，在該切分後，彼首先可在另外二個維度中被切割成合適尺寸。以此方式，獲得更容易輸送或貯存之較小的片或膜。
或者，也可能利用該刀具(例如用於切分開膜者)之合適的向上移動以在切割方向上將膜切分開。因此可能獲得各別小片，其在無隨後之切分下，具有依次藉由在一操作中使用之硬質泡沫的寬度所限定之寬度。此變化型尤其對於膜或極薄片是特別合適的，因為具有對應之指向端(pointed end)的切割邊緣也在此具有增加之厚度的切分位址上獲得。
或者或另外地，該膜或該薄片隨後可用至少一外層覆蓋。這些外層可以是例如複合材料、金屬或木料。例如，可能獲得在輕質構造中使用之夾層材料。或者，該等外層可以簡單地僅是保護膜(其可再次被移除)或裝飾層。
可根據本發明被加工之硬質泡沫尤其包括PE、PP、PVC、PU、PMMA及P(M)I泡沫。用於泡沫核心之材料較佳是P(M)I，更佳是PMI。這些P(M)I泡沫也稱為硬質泡沫，且特徵是特別的堅實。該P(M)I泡沫一般係在二階段方法中製造：a)鑄型聚合物之製造、及b)該鑄型聚合物之發泡。
鑄型聚合物之製造始於單體混合物之製造，該單體混合物包含作為主要成份之(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈，其較佳莫耳比為2：3至3：2。也可使用其它共單體，實例是丙烯酸或甲基丙烯酸之酯類、苯乙烯、順丁烯二酸 和伊康酸及其酸酐、及乙烯吡咯啶酮。然而，在此該共單體之比例不應多於30重量%。也可使用小量之交聯用單體，實例是丙烯酸烯丙酯。然而，該量較佳應是至多0.05至2.0重量%。
該共聚合混合物還包含發泡劑，其在約150至250℃之溫度下或分解或蒸發且因此形成氣相。該聚合係在低於此溫度下進行，且該鑄型聚合物因此包含潛發泡劑。該聚合有利地在板模(slab mould)中二玻璃板之間進行。為供經發泡之片的製造，根據該先前技藝，聚合之後是在第二步驟中於合適溫度下將該鑄型聚合物發泡。這些PMI泡沫之製造原則上對於此技藝之技術人員是已知的且可在例如EP 1 444 293、EP 1 678 244或WO 2011/138060中發現。特別可提及之PMI泡沫是得自Evonik Industries AG之ROHACELL®級。丙烯醯亞胺被認為在製造和加工上是類似於PMI泡沫。然而，丙烯醯亞胺泡沫，由於毒性理由，比其它泡沫材料明顯較不佳。
該硬質泡沫材料的密度可相對自由地被選擇。可被使用之P(M)I的密度範圍的實例是20至320kg/m3，較佳是25至250kg/m3。特佳使用具有30至200kg/m3之密度的PMI泡沫。
PE泡沫和PP泡沫尤其已知是作為絕緣材料、在輸送容器中及作為夾層材料。PE泡沫和PP泡沫可包含填料，且在20至200kg/m3之密度範圍中大部份是市售的。
相對地，PMMA泡沫特徵是特別良好之耐候性及高 UV抗性。然而，工業迄今尚未認為PMMA泡沫具有任何大的重要性。
相對地，聚胺甲酸酯(PU)習知是泡沫材料。PU泡沫的硬度通常經由所用之二-或多元醇和異氰酸酯來設定，且尤其是高的交聯水平。
PVC泡沫是極脆的且因此對於本發明之方法僅具有限的適用性。然而，這些令人意外地也可根據本發明來加工。
原則上，根據本發明之經切割的硬質泡沫具有極廣的可用性。根據本發明製造之薄片尤其可用在量產中，例如用於汽車工業中之車身結構或內裝、用在鐵路車輛構造或船舶建造中之內裝的部份、於航太工業中、於機械工業中、用於製造運動設備、於家具構造中或於風力機之構造中。
相對地，硬質泡沫膜可例如作為薄膜，尤其是在揚聲器、隨身音樂播放器或耳機中。也可想到使用這些於裝飾性目的，例如用於物件表面之後處理。
以下描述之實例包含不同之PMA泡沫。本發明之效果對於此泡沫之密閉孔是令人驚訝的。因此，結果可以簡單方式轉移至其它硬質泡沫，其如此技藝之技術人員已知的，有效特徵專特地在於密閉孔。
得自Fecken及Kirfel而具有120m/sec之帶刀速度 和20m/min之桌前進速度的帶刀系統被使用於該切分。該系統係配備真空桌、維持滾筒和自動厚度調節器。
具有71和110kg/m3之表觀密度之Rohacell IG-F、HERO和RIMA商標的PMI硬質泡沫被切分。該切分格式是950×500mm。
實例1：在水貯存後之切分
待切分之板係貯存在水下30小時，然後在室溫切分。該切分厚度是1mm和2mm。該板被切分而無破裂。
實例2：在爐中加熱後切分
在每一情況中，待切分之泡沫板被貯存在160至190℃之空氣循環爐中2小時。之後，彼等被切分。在由該爐移除與該切分操作開始之間的時間延遲是約10秒。該切分厚度被設定在2與15mm之間。該板被切分而無破裂。
實例3：在經加熱之壓機中加熱後切分
在經加熱之壓機中之加熱係在160℃與190℃之間的加熱板溫度進行2小時，該經加熱之壓機的板已與該泡沫板之另一面接觸；該板壓力被調節至最大0.2巴。在由該經加熱之壓機移除與該切分操作開始之間的時間延遲是約10秒。該切分厚度被設定在2與15mm之間。該板被切 分而無破裂。
實例4：在該發泡操作後直接切分
為供在該發泡操作(在230℃進行)後直接切分，新鮮發泡之Rohacell泡沫板直接被切分。在由該發泡爐移除與該切分操作開始之間的時間延遲是約20秒，以致該泡沫塊冷卻至在215與220℃之間的溫度。該板被切分而無破裂。
實例5：在該切分方法期間藉由以IR輻射加熱而切分
該設備附加IR輻射器場。選擇該輻射器場以致彼比在另一面上待切割之泡沫板寬20公分。該輻射器場之長度是100公分。使該IR輻射器場被定位以致彼在該帶刀上游。該板以1m/min之速度被切分成10mm之切分厚度。選擇該輻射器場之功率以致該板可被切分而無撕裂或破裂。

Claims (15)

  1. 一種硬質泡沫之平面切分以獲得膜或薄片的方法，其特徵在於該硬質泡沫首先經可撓化，然後以刀具切割，在切割前該硬質泡沫之可撓化係藉由貯存在水中及/或加熱或調節至不低於15℃且比該硬質泡沫之發泡溫度低不到1℃之溫度而予以完成，且該硬質泡沫是PE、PP、PVC、PMMA或P(M)I泡沫。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該硬質泡沫係在切割前藉由在爐中貯存或藉由以IR射線或微波照射而可撓化。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該硬質泡沫緊接在由爐或經加熱之壓機中移除之後以刀具切割，或其中該刀具係在該爐內。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該硬質泡沫首先移動通過該IR或微波輻射來源且隨後以2公尺之最大距離輸送至該刀具，或其中該輻射來源在該刀具正上方。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於該硬質泡沫係在水浴中貯存至少30分鐘，然後在不多於30分鐘內以該刀具切分。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中該硬質泡沫在切割前被加熱至高於該硬質泡沫材料之抗熱扭變溫度的溫度。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其 中該硬質泡沫板與該刀具之切面呈直角移動，且其中該刀具僅與該硬質泡沫板之輸送方向呈直角移動。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中該硬質泡沫是具有密度在20與320kg/m3之間的P(M)I泡沫。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中利用該方法，獲得由具有厚度在0.05與1.0mm之間的硬質泡沫構成的膜。
  10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中利用該方法，獲得由具有厚度在大於1.0與最大30.0mm之間的硬質泡沫構成的薄片。
  11. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中該刀具是對該切割方向呈直角循環移動的帶刀。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該膜或該薄片隨後以至少一外層覆蓋。
  13. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中數個膜或薄片在該可撓化之後，利用數個連續刀具以一次動作地由該硬質泡沫切分開。
  14. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中經切分開之膜或薄片在被切分後在另二維度上被切割成合適尺寸。
  15. 如申請專利範圍第9項之方法，其中經切分開之膜隨後纏繞在滾筒上。
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