本發(fā)明涉及切割硬質(zhì)泡沫，尤其是p(m)i泡沫塊體的方法。在此提供一種方法，借此可以甚至以例如大于3毫米的相對較高的層厚度切割這些硬質(zhì)泡沫，而沒有例如在鋸切過程中由于形成的鋸末而以相當(dāng)大量產(chǎn)生的材料損失。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)泡沫，例如以品名
軟質(zhì)泡沫，例如軟質(zhì)聚氨酯泡沫，也可使用帶式刀切割，在此不產(chǎn)生作為廢料的鋸屑。
許多泡沫(硬質(zhì)和軟質(zhì)泡沫)另外借助加熱的張緊的金屬絲切割。但是，在此存在由熱的金屬絲對該材料熱損傷的可能性。此外，由于該金屬絲的有限粗度，在此也存在材料損失或薄板斷裂的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
目的
在所論述的現(xiàn)有技術(shù)的背景下，本發(fā)明要解決的問題因此是提供一種將硬質(zhì)泡沫分割成兩個平面部分的方法，其中將粉塵形式的材料損失保持盡可能低，并且同時，該材料不受熱應(yīng)力或以任何其它方式過度受損，尤其是在分割位置。
更特別地，該方法應(yīng)適合于按需要由這種硬質(zhì)泡沫制備具有小于3毫米厚度的薄膜以及具有3至30毫米直徑的薄板。
在此解決的另一問題在于，這種方法應(yīng)適合如此加工聚(甲基)丙烯酰亞胺(p(m)i)，尤其是聚甲基丙烯酰亞胺(pmi)。
可以由現(xiàn)有技術(shù)、說明書、權(quán)利要求書或?qū)嵤├茖?dǎo)出此處沒有明確論述的其它目的。
解決方案
在下文中，術(shù)語“聚(甲基)丙烯酰亞胺(p(m)i)”應(yīng)理解為是指聚甲基丙烯酰亞胺(pmi)、聚丙烯酰亞胺(pi)或它們的混合物。類似的考慮適用于相應(yīng)的單體，如(甲基)丙烯酰亞胺和(甲基)丙烯酸。例如，術(shù)語“(甲基)丙烯酸”不僅是指甲基丙烯酸，還是指丙烯酸，以及這兩者的混合物。
通過一種平面分割硬質(zhì)泡沫的新型方法解決了這些問題，該方法適合于獲得薄膜或薄板。這種新型方法的特征在于首先將硬質(zhì)泡沫軟質(zhì)化，然后用刀具切割。在此，在本發(fā)明的第一個備選實施方案中，為了軟質(zhì)化，將硬質(zhì)泡沫在切割前儲存在水中。在第二實施方案中，將硬質(zhì)泡沫加熱或調(diào)節(jié)至最低15℃和最多比該硬質(zhì)泡沫的發(fā)泡溫度低1℃的溫度。調(diào)節(jié)溫度在此意味著在發(fā)泡操作后在冷卻至所示溫度范圍的同時直接切割仍熱的泡沫。
此外，這兩種備選方案也可以通過如下方式互相組合：任選在壓力下相應(yīng)地加熱水，并將預(yù)熱的硬質(zhì)泡沫添加到加熱的水中，或在從水中取出后和在切割前另外加熱硬質(zhì)泡沫。
發(fā)泡溫度在此根據(jù)本發(fā)明被理解為是指在預(yù)先進行的聚合物發(fā)泡中發(fā)泡開始的溫度。這一溫度主要取決于所用發(fā)泡劑并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易調(diào)節(jié)和確定的。在切割操作中，發(fā)泡溫度起重要作用，因為在此可發(fā)生后發(fā)泡，其會干擾切割操作或使其不可能。
在加熱的實施方案中，該硬質(zhì)泡沫優(yōu)選在切割前通過在爐中儲存或通過用紅外射線或微波照射而軟質(zhì)化。為此，除選擇加熱源外，還有多個變化方案。在第一個變化方案中，該硬質(zhì)泡沫在從爐或熱壓機中取出后直接用刀具切割。在第二個變化方案中，刀具在爐內(nèi)。這一變化方案可以特別有效的方式進行，但在此在裝置方面要求非常高。在這種情況下，不必完全加熱整個待切割的泡沫塊體。完全加熱相當(dāng)于要切割的層厚度的大約兩倍厚度的層就足夠了。這也可以連續(xù)進行。
關(guān)于要調(diào)節(jié)的溫度，尤其優(yōu)選在切割前將硬質(zhì)泡沫加熱到該硬質(zhì)泡沫材料的抗熱變形溫度以上的溫度。根據(jù)材料，這一溫度可以非常不同，但在合適的硬質(zhì)泡沫材料的情況下始終低于發(fā)泡溫度。在p(m)i硬質(zhì)泡沫的情況下，主要通過發(fā)泡劑的選擇調(diào)節(jié)發(fā)泡溫度。在此，在發(fā)泡完成后，在重新的加熱操作過程中通常發(fā)生后發(fā)泡，這在根據(jù)本發(fā)明的平面分割操作中當(dāng)然是破壞性的。
在第三個變化方案中，硬質(zhì)泡沫首先導(dǎo)引經(jīng)過ir或微波輻射源，隨后以最多2米的距離傳送至刀具。此外，也可以布置輻射源以使得其位于刀具正上方或覆蓋緊鄰刀具上游和上方的區(qū)域。借助ir輻射器的加熱尤其能允許緊鄰刀具的上游加熱。
在本發(fā)明方法的第四變化方案中，在爐中或在熱壓機中在發(fā)泡操作后直接進行仍被加熱的硬質(zhì)泡沫的分割。
在分割前進行水儲存的實施方案中，該硬質(zhì)泡沫在水浴中儲存至少30分鐘，優(yōu)選至少1小時，更優(yōu)選至少24小時。在此，儲存時間尤其取決于要分割的硬質(zhì)泡沫的厚度。在水儲存后，然后在不多于30分鐘內(nèi)，優(yōu)選在不多于10分鐘內(nèi)，用刀具分割硬質(zhì)泡沫。
關(guān)于刀具的布置，也有各種實施方案。在一個優(yōu)選實施方案中，硬質(zhì)泡沫塊體與刀具的切割面垂直地移動，同時刀具在此僅與硬質(zhì)泡沫塊體的傳送方向垂直地移動。另選，盡管較不優(yōu)選，刀具在切割操作中沿固定的硬質(zhì)泡沫導(dǎo)引。刀具和硬質(zhì)泡沫也可以具有相反運動方向，在這種情況下刀具在后兩個所述變化方案中實際上(gleichsam)除了可支持切割操作外還可與硬質(zhì)泡沫垂直地移動。
在刀具垂直移動的情況下，又有兩個變化方案。首先，刀具可前后移動。但是，優(yōu)選使用帶式刀。這樣的帶式刀在與切割方向垂直地沿一個方向上環(huán)形移動并在此通常借助至少兩個轉(zhuǎn)向輥引導(dǎo)和驅(qū)動。帶式刀系統(tǒng)是可購得的。
在本發(fā)明的一個特定實施方案中，借助相繼排布的多個刀具，在一次運動中從軟質(zhì)化后的硬質(zhì)泡沫上分割出例如薄膜或薄板形式的多個工件。這些尤其可以是串聯(lián)的多個帶式刀。因此，可以在一個操作工序中以非常有效的方式從一個塊體上分割出多個工件。
本發(fā)明的巨大優(yōu)點在于，在硬質(zhì)泡沫的分割中幾乎避免了出現(xiàn)鋸末形式的廢料，并且排除了對硬質(zhì)泡沫表面的熱損傷。因此，可以限制材料損失并且該方法整體上比現(xiàn)有技術(shù)方法更經(jīng)濟。
具體在具有高剛度和脆度的特別硬質(zhì)的泡沫，例如p(m)i硬質(zhì)泡沫的情況下，借助本發(fā)明的方法令人驚奇地回避了板在切割過程中斷裂(尤其由于刀刃的楔形橫截面導(dǎo)致)的問題。這尤其通過在切割前提高泡沫的柔軟性實現(xiàn)。
關(guān)于分割產(chǎn)品，應(yīng)該區(qū)分為兩種不同的可能性。首先，根據(jù)本發(fā)明可以獲得具有0.05至1.0毫米厚度的由硬質(zhì)泡沫構(gòu)成的薄膜。根據(jù)所用的硬質(zhì)泡沫材料，這種薄膜的柔軟性可滿足它們可以例如卷繞或甚至折疊。例如，在分割操作后可以將分割出的薄膜卷繞到卷筒上，例如以供進一步運輸。
另選，也可以借助本發(fā)明的方法獲得具有大于1.0至最多30.0毫米的厚度的由硬質(zhì)泡沫構(gòu)成的薄板。例如，可以借助合適的切割操作由一個硬質(zhì)泡沫塊體獲得多個這種板。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這些薄板必須各自單獨發(fā)泡。
無論分割出薄板還是薄膜，它們可以在后續(xù)步驟中進一步升級或加工。例如，它們可以在分割后首先在其它兩個維度上按尺寸切割。由此，獲得更容易運輸或儲存的更小的板或薄膜。
另選，通過尤其用于分割薄膜的刀具的適當(dāng)向上運動，也可以在切割方向上分割工件。因此可以在一個操作工序中獲得單件(其寬度又取決于所用硬質(zhì)泡沫的寬度)而不用后續(xù)分割。這一變化方案特別尤其適用于薄膜或很薄的板，因為在具有遞增厚度的情況下在這一分割位置也獲得具有相應(yīng)尖銳軌跡的切割邊緣。
替代性地或附加地，該薄膜或薄板可隨后用至少一個外層覆蓋。這些外層可以例如是復(fù)合材料、金屬或木材。例如，可以實現(xiàn)輕型構(gòu)造中所用的夾層材料。但是，該外層也可以簡單地僅是可再除去的保護膜或是裝飾層。
作為可根據(jù)本發(fā)明加工的硬質(zhì)泡沫尤其可提及pe、pp、pvc、pu、pmma和p(m)i泡沫。泡沫芯的材料在此優(yōu)選是p(m)i，更優(yōu)選pmi。這些p(m)i泡沫也被稱作硬質(zhì)泡沫，并且具有特別的強度。p(m)i泡沫通常在兩步法中制備：a)澆鑄聚合物的制備，和b)所述澆鑄聚合物的發(fā)泡。
為制備澆鑄聚合物，初始制備優(yōu)選以2:3至3:2的摩爾比包含(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈作為主要成分的單體混合物?？梢灶~外使用其它共聚單體，例如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、苯乙烯、馬來酸和/或衣康酸和它們的酸酐，或乙烯基吡咯烷酮。但是，共聚單體的比例在此不應(yīng)大于30重量％。也可以使用少量交聯(lián)單體，例如丙烯酸烯丙酯。但是，該量優(yōu)選應(yīng)為最多0.05至2.0重量％。
用于共聚的混合物還包含在大約150至250℃的溫度下分解或蒸發(fā)并由此形成氣相的發(fā)泡劑。該聚合在此溫度以下進行，使得該澆鑄聚合物包含潛伏性發(fā)泡劑。該聚合有利地在兩個玻璃板之間的板塊模具(blockform)中進行。為了制備發(fā)泡板，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)該澆鑄聚合物隨后在第二步驟中在適當(dāng)溫度下發(fā)泡。這些pmi泡沫的制備原則上是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并可見于例如ep1444293、ep1678244或wo2011/138060。特別可提到的pmi泡沫是得自evonikindustriesag公司的
可以相對自由地選擇硬質(zhì)泡沫材料的密度。p(m)i泡沫的可用密度范圍的實例是20至320千克/立方米，優(yōu)選25至250千克/立方米。特別優(yōu)選使用30至200千克/立方米的密度的pmi泡沫。
pe泡沫和pp泡沫尤其已知作為絕緣材料、用于運輸容器和作為夾層材料。pe泡沫和pp泡沫可包含填料，并且大多可以20至200千克/立方米的密度范圍購得。
相反，pmma泡沫具有特別好的耐候性和高耐uv性。但是，工業(yè)上迄今pmma泡沫仍具有次要的意義。
相反，聚氨酯(pu)作為泡沫材料是眾所周知的。pu泡沫的硬度通常通過所用二醇或多元醇和異氰酸酯，以及尤其是高交聯(lián)度調(diào)節(jié)。
pvc泡沫尤其非常脆，因此僅有限適用于本發(fā)明的方法。但是，這些也令人驚訝地可根據(jù)本發(fā)明加工。
原則上，根據(jù)本發(fā)明的切割的硬質(zhì)泡沫具有非常廣泛的用途。根據(jù)本發(fā)明制成的薄板尤其可用于批量生產(chǎn)，例如在汽車工業(yè)中用于車體構(gòu)造或用于內(nèi)飾，軌道車輛構(gòu)造或造船中的內(nèi)部裝配件、用于航空航天工業(yè)、用于機械工程、用于制備體育器材、用于家具構(gòu)造或用于風(fēng)力發(fā)電機的構(gòu)造。
相反，硬質(zhì)泡沫薄膜可用作例如膜，尤其是在揚聲器、手機音樂播放器或耳機中。也可想到將這些用于裝飾目的，例如用于制品的表面精整。
具體實施方式
實施例
下述實施例包括各種pmi泡沫。在此，對于這種泡沫的閉孔，本發(fā)明的效果是令人驚奇的。相應(yīng)地，這些結(jié)果可以以簡單方式轉(zhuǎn)用于如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知實際上(gleichsam)以完全閉孔為特征的其它硬質(zhì)泡沫。
得自fecken和kirfel的具有120m/sec的帶式刀速度和20m/min的工作臺推進速率的帶式刀系統(tǒng)用于該分割。該系統(tǒng)配備真空工作臺、夾持輥和自動厚度調(diào)節(jié)。
分割rohacellig-f、hero和rima品牌的具有71和110千克/立方米的標(biāo)稱密度的硬質(zhì)pmi泡沫。分割格式為950×500mm。
實施例1:在水儲存后分割
將待分割的板在水下儲存30小時，然后在室溫下分割。分割厚度為1毫米和2毫米。該板被無斷裂地分割。
實施例2:在爐中加熱后分割
將待分割的泡沫塊體在每種情況下在空氣循環(huán)爐中在160至190℃下儲存2小時。此后將它們分割。從爐中取出與分割操作開始之間的時間延遲為大約10秒。分割厚度調(diào)節(jié)在2至15毫米之間。該板被無斷裂地分割。
實施例3:在熱壓機中加熱后分割
在熱壓機中的加熱在160℃至190℃的加熱板溫度下進行2小時，其中熱壓機的板與泡沫塊體的兩個面接觸；將板壓力調(diào)節(jié)至最大0.2巴。從熱壓機中取出與分割操作開始之間的時間延遲為大約10秒。分割厚度調(diào)節(jié)在2至15毫米之間。該板被無斷裂地分割。
實施例4:在發(fā)泡操作后直接分割
對于在230℃下進行的發(fā)泡操作后直接分割，將剛發(fā)泡的rohacell泡沫塊體直接分割。從發(fā)泡爐中取出與分割操作開始之間的時間延遲為大約20秒，以將泡沫塊體冷卻到215至220℃的溫度。該板被無斷裂地分割。
實施例5:在分割工藝過程中通過用紅外輻射加熱分割
該裝置補充有紅外輻射場。選擇輻射場的寬度以使得其在兩側(cè)都比待切割的泡沫塊體寬20厘米。輻射場的長度為100厘米。紅外輻射場的定位使得其在帶式刀的上游。板在1m/min的速度下以10毫米的分割厚度分割。選擇輻射場的功率以便可以無撕裂或斷裂地分割所述板。