PROCESO PARA FABRICAR UNA ESTRUCTURA CELULAR BASADA EN PLASTICO.

Proceso para fabricar una estructura celular basada en plástico,

que comprende:

- una etapa (a) durante la que se extruden continuamente láminas paralelas de una composición basada al menos en un polímero termoplástico (P) elegido entre polímeros amorfos y semicristalinos a través de una hilera que contiene una pluralidad de ranuras paralelas;

- una etapa (b) durante la que, al salir de la hilera y en alternancias sucesivas, los espacios entre dos láminas adyacentes se someten a una inyección de fluido (f) y a vacío, estando los dos lados de una misma lámina, por un lado, sometidos a acción del fluido (f) y, por el otro lado, a la acción del vacío, e inversamente durante la siguiente alternancia, a fin de producir deformación de las láminas y soldarlas por pares con formación, en un plano aproximadamente paralelo a la dirección de extrusión, de una estructura celular cuyas células constituyentes se extienden perpendiculares a la dirección de extrusión;

estando el proceso caracterizado porque:

- se lleva a cabo una etapa (c) durante la que la estructura celular obtenida en la etapa (b) se estira perpendicular a la dirección de extrusión

Proceso para fabricar una estructura celular basada en plástico.

La presente invención se refiere a un proceso para fabricar una estructura celular basada en plástico, más particularmente una estructura celular no isométrica basada en plástico.

Un requisito que se encuentra en muchas industrias (automovilística, ingeniería civil, naval, etc.) consiste en optimizar la relación de propiedades mecánicas/peso de las estructuras que se usan. Se han desarrollado numerosos procesos para conseguir este objetivo, y en particular para aligerar las estructuras de plástico. La mayor parte de estos procesos usan tanto la formación mecánica de células macroscópicas (mediante ensamblaje de corrientes sólidas o fundidas a fin de formar estructuras celulares conocidas como estructuras de nido de abeja) o mediante formación física de células microscópicas por liberación o expansión de un gas (expansión o espumación usando agentes de soplado físicos o químicos). También se ha contemplado una combinación de los dos tipos de procesos.

Se han propuesto procesos para fabricar estructuras celulares mediante extrusión continua en la patente EP-B-1009625 (1) y en la solicitud de patente FR 05/08635 presentada el 19 de agosto de 2005 (2).

El proceso descrito en la patente (1) consiste en:

- extrudir continuamente, usando una hilera multi-ranura, hojas paralelas de material termoplástico adentro de una cámara de enfriamiento, con la creación de un cierre entre los bordes longitudinales de las hojas y las paredes de la cámara, definiendo las diversas hojas compartimentos, entre ellas mismas y con las paredes de la cámara;

- crear, en esta cámara y desde el extremo situado más próximo a la hilera, un vacío en compartimentos alternos, como para deformar y atraer, por pares, las hojas extrudidas a fin de llevar a cabo soldaduras localizadas a lo largo de toda su altura;

- llenar, desde el extremo situado más próximo a la hilera, compartimentos alternos, alternando con los compartimentos previos, usando un refrigerante que en la práctica es agua; y

- alternar, en cada compartimento, la creación de un vacío y el llenado usando un refrigerante, a fin de obtener una estructura celular solidificada en la cámara de enfriamiento, en la que las celdas son perpendiculares a la dirección de extrusión.

De acuerdo con este proceso, las estructuras celulares obtenidas son sólidas al salir de la cámara de enfriamiento y, considerando además la presencia de una unidad de despegue aguas abajo de la hilera, su geometría es tal que su eje longitudinal se orienta en la dirección de extrusión. Como resultado, el módulo de flexión de todas las estructuras celulares es sustancialmente más alto en la dirección transversal (perpendicular a la dirección de extrusión) que en la dirección longitudinal (dirección de la máquina, paralela a la dirección de extrusión), limitando su interés para ciertas aplicaciones e impidiendo enrollarlas en una bobina. Esto se debe a que, cuando se desea flexionarlas longitudinalmente, se deforman transversalmente, lo que constituye un inconveniente práctico grave cuando se extruden continuamente estructuras celulares de gran longitud.

De acuerdo con el proceso descrito en la solicitud de patente (2):

- se extruden continuamente láminas paralelas de una composición basada al menos en un material plástico, en una dirección aproximadamente horizontal, a través de una hilera que comprende una pluralidad de ranuras paralelas situadas en la inmediata vecindad de un material aislante;

- al salir de la hilera, los espacios entre dos láminas adyacentes se someten, en alternancias sucesivas, a inyección de gas comprimido y a vacío, estando los dos lados de una misma lámina, por un lado, sometidos a la acción del gas comprimido y, por el otro lado, a la acción del vacío, e inversamente durante la siguiente alternancia, a fin de producir deformación de las láminas y soldarlas por pares con formación, en un plano aproximadamente paralelo a la dirección de extrusión, de una estructura celular cuyas células constituyentes se extienden perpendiculares a la dirección de extrusión;

- se somete dicha estructura celular, después de su formación, a la acción de un chorro de aire.

Según este proceso, las estructuras celulares obtenidas, todavía en estado fundido o pastoso al salir de la hilera, tienen casi siempre sección transversal elíptica, cuyo eje principal se orienta en la dirección de extrusión. Como resultado, el módulo de flexión de todas las estructuras celulares es sustancialmente más alto en la dirección transversal que en la dirección longitudinal (dirección de la máquina); se limita así la altura de la superficie elíptica de revolución que forma la pared de cada célula y generalmente es sustancialmente más baja que el eje longitudinal de dicha célula. Las estructuras celulares obtenidas según este proceso sufren por lo tanto los mismos inconvenientes que las obtenidas según el proceso descrito en la patente (1).

La solicitud de patente FR 2583676 A se refiere a un proceso para fabricar estructuras celulares mediante extrusión de material polímero a través de una hilera con una salida hexagonal, contemplando el proceso una etapa de estirado del polímero extrudido para crear una orientación molecular.

El objeto de la presente invención es resolver estos problemas y especialmente hacer posible que se obtengan estructuras celulares no isométricas basadas en un plástico cuyas propiedades son más isótropas, que son menos densas que las estructuras celulares conocidas y que pueden ser enrolladas en una bobina circular.

Por lo tanto, la presente invención se refiere, principalmente, a un proceso según se define en la reivindicación 1, para fabricar una estructura celular basada en plástico, que comprende:

- una etapa (a) durante la que se extruden continuamente láminas paralelas de una composición basada al menos en un polímero termoplástico (P) elegido entre polímeros amorfos y semicristalinos a través de una hilera que contiene una pluralidad de ranuras paralelas;

- una etapa (b) durante la que, al salir de la hilera y en alternancias sucesivas, los espacios entre dos láminas adyacentes se someten a inyección de fluido (f) y a vacío, estando los dos lados de una misma lámina, por un lado, sometidos a la acción del fluido (f) y, por el otro lado, a la acción del vacío, e inversamente durante la siguiente alternancia, a fin de producir deformación de las láminas y soldarlas por pares con formación, en un plano aproximadamente paralelo a la dirección de extrusión, de una estructura celular cuyas células constituyentes se extienden perpendiculares a la dirección de extrusión;

- una etapa (c) durante la que la estructura celular obtenida en la etapa (b) se estira perpendicular a la dirección de extrusión. Realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

En la presente descripción, se entiende que el término plástico significa cualquier polímero termoplástico (P) amorfo o semicristalino, que incluye elastómeros termoplásticos y también mezclas de los mismos. Se entiende que el término polímero significa tanto homopolímeros como copolímeros (especialmente bipolímeros o terpolímeros). Ejemplos de copolímeros de este tipo son, de manera no limitante, copolímeros al azar, copolímeros de bloques lineales, otros copolímeros de bloques y copolímeros de injerto.

En la presente descripción, se entiende que la expresión polímero amorfo significa cualquier polímero termoplástico (P) que tiene predominantemente una disposición desordenada de las moléculas que lo forman. En otras palabras, se entiende que esta expresión significa cualquier polímero termoplástico que contiene menos de 30% en peso, preferiblemente menos de 10% en peso de fase cristalina (es decir, la fase caracterizada por una endotermia de fusión durante las mediciones de análisis térmico diferencial (DSC)).

En la presente descripción, se entiende que la expresión polímero semicristalino significa cualquier polímero termoplástico (P) que tiene, en gran proporción, una disposición regular químicamente y geométricamente de las macromoléculas que lo forman. En otras palabras, se entiende que esta expresión significa cualquier polímero termoplástico que contiene más de 30% en peso, preferiblemente más de 50% en peso de fase cristalina (es decir, la fase...

1. Proceso para fabricar una estructura celular basada en plástico, que comprende:

- una etapa (a) durante la que se extruden continuamente láminas paralelas de una composición basada al menos en un polímero termoplástico (P) elegido entre polímeros amorfos y semicristalinos a través de una hilera que contiene una pluralidad de ranuras paralelas;

- una etapa (b) durante la que, al salir de la hilera y en alternancias sucesivas, los espacios entre dos láminas adyacentes se someten a una inyección de fluido (f) y a vacío, estando los dos lados de una misma lámina, por un lado, sometidos a acción del fluido (f) y, por el otro lado, a la acción del vacío, e inversamente durante la siguiente alternancia, a fin de producir deformación de las láminas y soldarlas por pares con formación, en un plano aproximadamente paralelo a la dirección de extrusión, de una estructura celular cuyas células constituyentes se extienden perpendiculares a la dirección de extrusión;

estando el proceso caracterizado porque:

- se lleva a cabo una etapa (c) durante la que la estructura celular obtenida en la etapa (b) se estira perpendicular a la dirección de extrusión.

2. Proceso para fabricar una estructura celular según la reivindicación precedente, caracterizado porque el fluido (f) es un refrigerante para la estructura celular en el proceso de ser formada.

3. Proceso para fabricar una estructura celular según la reivindicación precedente, caracterizado porque el refrigerante es agua.

4. Proceso para fabricar una estructura celular según la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido (f) es un gas.

5. Proceso para fabricar una estructura celular según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende, además, una etapa (b2) durante la que la estructura celular obtenida en la etapa (b) se lleva a una temperatura (T₁) tal que T_g = T₁ = T_g + 40ºC, siendo T_g la temperatura de transición vítrea del polímero termoplástico (P) si éste es amorfo, o se lleva a una temperatura (T₂) tal que T_m =q T₂ =q T_m - 50ºC, siendo T_m el punto de fusión del polímero termoplástico (P) si éste es semicristalino.

6. Proceso para fabricar una estructura celular según la reivindicación precedente, caracterizado porque el polímero termoplástico (P) es amorfo y porque la temperatura (T₁) es tal que T_g + 10ºC = T₁ = T_g + 35ºC.

7. Proceso para fabricar una estructura celular según la reivindicación 5, caracterizado porque el polímero termoplástico (P) es semicristalino y porque la temperatura (T₂) es tal que T_m - 10ºC = T₂ = T_g - 40ºC.

8. Proceso para fabricar una estructura celular según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante la etapa (d) se lleva a cabo estirado en paralelo a la dirección de extrusión, sucesivamente o simultáneamente con estirado perpendicular a la dirección de extrusión.

9. Proceso para fabricar una estructura celular según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación de estirado perpendicular a la dirección de extrusión a la que se somete la estructura celular durante la etapa (c), expresada por la relación la anchura final de trabajo de la estructura celular después del estirado a su anchura inicial, es al menos igual a 1,2/1.

10. Proceso para fabricar una estructura celular según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las condiciones de estirado ejercidas durante la etapa (c) se eligen de modo que la relación de los módulos de flexión aparente medidos en la estructura celular final, paralelos a la dirección de extrusión (dirección longitudinal) y perpendiculares a la dirección de extrusión (dirección transversal), es menos de 10.