(57)【要約】  本発明は、硬質発泡材、殊にＰ（Ｍ）Ｉ発泡体ブロックを切断するための方法に関する。ここで、これらの硬質発泡材を、材料損失（例えば鋸引きの際に、切りくずが形成されることによって相当な量で発生する）なしで、例えば３ｍｍ超の比較的大きな層厚でも切断することができる方法が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート又は薄板を得るために硬質発泡体を平面状に分離する方法において、
硬質発泡体をまず可撓化し、引き続きナイフで切断し、ここで前記可撓化のために、硬質発泡体を切断前に水中で貯蔵し、かつ／又は硬質発泡材の発泡温度を最小で１５℃及び最大で１℃下回る温度に加熱若しくは調整すること、及び
硬質発泡体が、ＰＥ発泡体、ＰＰ発泡体、ＰＶＣ発泡体、ＰＭＭＡ発泡体、又はＰ（Ｍ）Ｉ発泡体であることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、硬質発泡材を、切断前に炉内で貯蔵することによって、又は赤外線若しくはマイクロ波を照射することによって可撓化することを特徴とする前記方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、硬質発泡体を炉又はホットプレスから取り出した後、直ちにナイフで切断するか、又はナイフが炉内に存在することを特徴とする前記方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、硬質発泡材を、まず赤外線又はマイクロ波の放射線源に通過させ、その後、最大２ｍの間隔でナイフへと搬送するか、又は放射線源がナイフの直上に存在することを特徴とする前記方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法において、硬質発泡体を、切断前に硬質発泡体材料の耐熱変形温度を上回る温度に加熱することを特徴とする前記方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、硬質発泡材を少なくとも３０分水浴中に貯蔵し、その後、最大３０分以内にナイフで分離することを特徴とする前記方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法において、硬質発泡体ブロックをナイフの切断面に対して垂直に動かし、かつその際にナイフを硬質発泡体ブロックの搬送方向に対して垂直に動かすのみであることを特徴とする前記方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法において、硬質発泡材が、２０〜３２０ｋｇ／ｍ３の密度を有するＰ（Ｍ）Ｉ発泡体であることを特徴とする前記方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法において、前記方法によって、硬質発泡材からなる、厚さ０．０５〜１．０ｍｍのシートが得られることを特徴とする前記方法。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法において、前記方法によって、硬質発泡材からなる、厚さ１．０ｍｍ超〜最大３０．０ｍｍの薄板が得られることを特徴とする前記方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法において、ナイフが、切断方向に対して垂直に回転して動くバンドナイフであることを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
請求項９又は１１に記載の方法において、シート又は薄板を、引き続き少なくとも１つのカバー層で被覆することを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法において、可撓化後に、前後して存在する複数のナイフを通過する１回の動きで、硬質発泡材から複数のシート又は薄板が分離されることを特徴とする前記方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法において、分離されたシート又は薄板を、分離後にその他の２つの次元で裁断することを特徴とする前記方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法において、分離されたシートを、引き続きロールに巻くことを特徴とする前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質発泡材、殊にＰＭＩ若しくはＰＩ発泡体ブロックを切断する方法に関する。ここでは、材料を損失する（例えば鋸引きの際に、切りくずが形成されることによって相当量で発生する）ことなく、これらの硬質発泡材を、例えば３ｍｍ超の比較的大きな層厚でも切断することができる方法が提供される。
【０００２】
従来技術
硬質発泡材、例えば、Ｒｏｈａｃｅｌｌ（登録商標）という商品名で販売されているポリメタクリルイミドは、その他の発泡材と同様に、様々な方法で切断することができる。Ｒｏｈａｃｅｌｌ（登録商標）の場合、一般に切断は鋸引きによって行われる。その際、厚い発泡体ブロックはバンドソーによって水平に分断されるが、その際、相応して切りくずが多量に生じる。そのうえ、この方法では、硬質発泡材から薄い又は非常に薄い板又はシートを得ることはほぼ不可能である。非常に薄いシートは、のこ刃の厚さ及び硬質発泡材の鋸引きの際の分離領域における比較的高い機械的負荷だけでもすでに実現不可能である。３〜１０ｍｍの厚さを有する薄板はまた、多大な材料損失及び相応する粉塵形成のもとで可能であるにすぎない。というのも、鋸引きに使用されるのこ刃は、少なくとも２ｍｍの相当する厚さを有し、これが相応する材料損失につながるからである。また、のこ刃として特に薄いものが選択されている場合、のこ刃がたわみ、切断物において厚さのばらつきが大きくなるか、又はシートの分離がほぼ不可能になる。１０ｍｍ超の厚さを有する比較的厚い板を分離することが所望される場合も同様に、鋸引きにおける問題が生じる。というのも、のこ刃の厚さを原因とする分離領域の歪みによって、分離の間にこの領域が破壊されることがあるからである。これは殊に、発泡素材が非常に硬く、従って、ある程度脆い場合に生じる問題である。
【０００３】
軟質発泡体、例えばポリウレタン軟質発泡体は、バンドナイフを使用することによっても切断することができ、この場合には廃棄物としての切りくずが発生しない。多くの発泡体（硬質発泡材及び軟質発泡素材）はさらに、加熱され、応力がかけられたワイヤによって切断することができる。しかしながらその際に、ワイヤが熱いことで、材料が熱により損傷する可能性が生じる。さらに、ワイヤの厚さが限られているため、ここでも薄板の材料損失又は破壊の問題が生じる。
【０００４】
課題
よって、上記の従来技術を背景として、本発明の課題は、硬質発泡材を２つの平面状部材に分離する方法であって、粉塵の形態での材料損失ができるだけ少なく保たれ、同時に材料が、殊に分離箇所において熱による負荷を受けない、又はそれ以外の形で過度に損傷されることがない方法を提供することであった。
【０００５】
本方法は殊に、この硬質発泡体から３ｍｍ未満の厚さを有するシート、及び３〜３０ｍｍの直径を有する薄板の両方を要求通りに製造することができるために適していることが望ましい。
【０００６】
ここでさらなる課題は、この方法が、ポリ（メタ）アクリルイミド（Ｐ（Ｍ）Ｉ）、殊にポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）をこのように加工することに適していることが望ましいということであった。
【０００７】
この時点では明確に論じられていないさらなる課題は、従来技術、明細書、請求項、又は実施形態より明らかにすることができる。
【０００８】
解決手段
以下でポリ（メタ）アクリルイミド（Ｐ（Ｍ）Ｉ）という用語は、ポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）、ポリアクリルイミド（ＰＩ）、又はこれらの混合物と理解される。同様のことが、相応するモノマー、例えば（メタ）アクリルイミド又は（メタ）アクリル酸に当てはまる。つまり、例えば（メタ）アクリル酸という用語は、メタクリル酸及びアクリル酸の両方、並びにこれら両方の混合物と理解される。
【０００９】
前記課題は、シート又は薄板の取得に適した、硬質発泡体を平面状に分離するための新規の方法により解決された。この新規の方法は、硬質発泡体をまず可撓化し、引き続きナイフで切断することを特徴とする。その際、本発明の第一の代替的実施形態では、硬質発泡体を可撓化するために、切断前に水中で貯蔵する。第二の実施形態では、硬質発泡材の発泡温度よりも最小で１５℃及び最大で１℃下回る温度に硬質発泡体を加熱又は調整する。ここで温度の調整とは、まだ熱いままの発泡体を、発泡工程後すぐに、上記の温度ウィンドウに冷却しながら切断することを意味する。
【００１０】
さらにこれら２つの変法は、任意で圧力下に、水を適切に加熱しておくか、予熱した硬質発泡体を温められた水に入れるか、又は硬質発泡体を水から取り出した後、切断する前にさらに加熱することによって、相互に組み合わせることもできる。
【００１１】
ここで本発明によると、発泡温度とは、事前に実施されるポリマー発泡において発泡が開始する温度と理解される。この温度は主に、使用される発泡剤に応じて、当業者が容易に調整又は特定できるものである。切断では発泡温度が重要である。というのも、ここで、切断工程に支障をきたしかねない、又はそれを不可能にしかねない事後発泡が起こる可能性があるからである。
【００１２】
加熱の実施形態では、硬質発泡材を、好ましくは切断前に炉内で貯蔵することによって、又は赤外線若しくはマイクロ波を照射することによって可撓化させる。そのために、熱源の選定に加えて、複数の変法がある。第一の変法では、硬質発泡体を炉又はホットプレスから取り出した後、直ちにナイフで切断する。第二の変法では、ナイフが炉内に存在する。この変法は特に効率よく実施することができるが、その際、器具の面で非常に要求度が高い。ここでは、切断する発泡体ブロック全体を十分に温める必要はない。切断する層厚の約２倍の厚さに相当する層を十分に温めれば十分である。これは連続的に行ってもよい。
【００１３】
調整する温度に関して、硬質発泡体を、切断前に硬質発泡体材料の耐熱変形温度を上回る温度に加熱することが殊に好ましい。材料次第でこの温度は非常に異なっていてもよいが、適切な硬質発泡体材料の場合、常に発泡温度未満である。Ｐ（Ｍ）Ｉ硬質発泡体の場合、発泡温度は主に、発泡剤の選定によって調整される。その際、発泡が完了した後に再び加熱すると、通常は事後発泡が起こるが、これは当然のことながら、本発明による平面状の分離において支障をきたしかねない。
【００１４】
第三の変法では、硬質発泡材を、まず赤外線又はマイクロ波の放射線源に通過させ、その後、最大２ｍの間隔でナイフへと搬送する。さらに放射線源は、これがナイフの直上に存在するように、又はナイフのすぐ前及び上の領域を覆うように配置しておくことも可能である。殊に赤外線放射で加熱することによって、ナイフのすぐ前で加熱することが可能になる。
【００１５】
本発明による方法の第四の変法では、炉又はホットプレス内での発泡工程の直後に、まだ温かいままの硬質発泡体を分割する。
【００１６】
分離前の水中貯蔵の実施形態では、硬質発泡材を、少なくとも３０分、好ましくは少なくとも１時間、好ましくは少なくとも２４時間、水浴で貯蔵する。ここで貯蔵時間は殊に、分離する硬質発泡体の厚さに応じる。そして水中貯蔵の後に、硬質発泡体を、最大３０分以内、好ましくは最大１０分以内にナイフで分離する。
【００１７】
ナイフの配置に関しても様々な実施形態がある。好ましい実施形態では、硬質発泡体ブロックをナイフの切断面に対して垂直に動かしながら、その際にナイフを硬質発泡体ブロックの搬送方向に対して垂直にのみ動かす。或いは、それよりも好ましくはないが、切断時にナイフを、固定されている硬質発泡体に沿って案内する。また、ナイフ及び硬質発泡体が反対の移動方向を示すことも可能であり、ここでナイフは、最後に挙げた２つの変法においてまた、切断工程を補助するためさらに、硬質発泡体に対して垂直に動かすことができる。
【００１８】
ナイフを垂直に動かす場合にはまた、２つの変法がある。一つは、ナイフを上下に動かせることである。しかしながら好ましいのは、バンドナイフを使用することである。そのようなバンドナイフは、切断方向に対して垂直に、弧を描いて、一方向に動かし、その際、一般的には少なくとも２つの偏向ローラ（Ｕｍｌｅｎｋｒｏｌｌｅｎ）によって案内し、移動させる。バンドナイフ装置は市販で入手可能である。
【００１９】
本発明の優れた実施形態では、可撓化後に、前後に並んで存在する複数のナイフを通過する１回の移動で、硬質発泡材から複数の部材、例えばシート又は薄板形態のものが分離される。これは殊に、一列に並べられた複数のバンドナイフであってよい。このようにして、ブロックから、非常に効率的な手法で複数の加工品を１つの作業工程で分離することができる。
【００２０】
本発明の大きな利点は、硬質発泡材の分断の際に切りくず形態のごみの発生がほぼ回避されること、及び熱による硬質発泡材表面の損傷が排除されることである。このようにして、材料損失を制限することができ、この方法は、従来技術の方法よりも全体としてより経済的である。
【００２１】
高い剛性及び脆性を有する特に硬い発泡体、例えばＰ（Ｍ）Ｉ硬質発泡体の場合は特に、殊に刃のくさび形断面によって生じる、板が切断時に破壊されるという問題を、意外なことに本発明による方法によって回避することができる。これは殊に、発泡素材の可撓性を切断前に向上させることによって行われる。
【００２２】
分割製品は、２つの異なる可能性に区別される。本発明によると、一方では、硬質発泡材からなる、厚さ０．０５〜１．０ｍｍのシートを得ることが可能である。そのようなシートは、使用される硬質発泡体材料に応じて、例えば巻き取ることができるか、又は折り畳むことさえできるほど可撓性であってよい。従って例えば、分離工程後の分離されたシートを、例えばさらなる搬送のためにロールに巻くことが可能である。
【００２３】
代替的にはまた、本発明による方法によって、硬質発泡材からなる、厚さ１．０ｍｍ超〜最大３０．０ｍｍの薄板を得ることができる。よって、適切な切断工程により、複数のそのような板を硬質発泡体ブロックから取得することが可能である。従来技術によると、このような薄板はそれぞれ、分離された状態で発泡させる必要があった。
【００２４】
薄板又はシートを分離させるかどうかに拘わらず、これらを後続の工程でさらに改善又は加工することができる。従ってこれらを、まず分離後に、その他の２つの次元で切断することができる。そのようにして、より小さく、より容易に搬送又は貯蔵可能な板又はシートが得られる。
【００２５】
代替的にはまた、殊にシートを分離するために、ナイフを適切に上方向に動かすことによって、部材を切断方向に分離することも可能である。それによって事後の分離を行わなくても、１つの作業工程で個別部材（その幅はまた、使用される硬質発泡体の幅により定義される）を得ることができる。この変法は、殊にシート又は非常に薄い板に特に適している。というのも、厚さが増すほど、相応して分離箇所における切り口が粗くなるからである。
【００２６】
代替的には、又はそれに加えて、シート又は薄板を、引き続き少なくとも１つのカバー層で被覆することができる。これらのカバー層は例えば、複合材料、金属、又は木材であってよい。よって例えば、軽量構造物で使用されているサンドイッチ材料を実現することができる。カバー層はまた、ただ単に、再度取り外し可能な保護シート又は化粧層であってもよい。
【００２７】
本発明により加工可能な硬質発泡体としては殊に、ＰＥ発泡体、ＰＰ発泡体、ＰＶＣ発泡体、ＰＵ発泡体、ＰＭＭＡ発泡体、及びＰ（Ｍ）Ｉ発泡体が挙げられる。ここで発泡体コアの材料は、好ましくはＰ（Ｍ）Ｉ、特に好ましくはＰＭＩである。そのようなＰ（Ｍ）Ｉ発泡体は硬質発泡体ともよばれ、強度において特に優れている。Ｐ（Ｍ）Ｉ発泡体は通常、二段階式の方法で製造される：ａ）注型重合体の製造、及びｂ）この注型重合体の発泡。
【００２８】
注型重合体を製造するためにまず、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリロニトリルを好適には２：３〜３：２のモル比で主成分として含有するモノマー混合物を製造する。それに加えて、さらなるコモノマー、例えば、アクリル酸若しくはメタクリル酸のエステル、スチレン、マレイン酸若しくはイタコン酸若しくはそれらの無水物、又はビニルピロリドンを使用することができる。しかしながら、ここでコモノマーの割合は、３０質量％超であるべきではない。僅かな量の架橋モノマー、例えばアリルアクリレートも使用することができる。しかしながら、この量は好適には、最大０．０５〜２．０質量％であるのが望ましい。
【００２９】
共重合のための混合物はさらに、約１５０℃〜２５０℃の温度で分解又は気化して気相を形成する発泡剤を含有する。重合はこの温度未満で起こるため、注型重合体は潜在的な発泡剤を含有する。重合は有利には、ブロック形態において２つのガラス板の間で起こる。その後、発泡した板を製造するために、従来技術に従って第二工程において、適切な温度で注型重合体を発泡させる。そのようなＰＭＩ発泡体の製造は、当業者に基本的に公知であり、例えば、欧州特許第１４４４２９３号明細書（ＥＰ１４４４２９３）、欧州特許第１６７８２４４号明細書（ＥＰ１６７８２４４）、又は国際公開第２０１１／１３８０６０号（ＷＯ２０１１／１３８０６０）に記載されている。ＰＭＩ発泡体としては殊に、Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＡＧのＲＯＨＡＣＥＬＬ（登録商標）タイプが挙げられる。製造及び加工に関して、ＰＭＩ発泡体に対してはアクリルイミド発泡体を類似体と考えることができる。しかしながら、これらは毒物学的な理由から、その他の発泡体材料に比べて明らかに好ましくない。
【００３０】
硬質発泡体材料の密度は、比較的自由に選択することができる。Ｐ（Ｍ）Ｉ発泡体は例えば、２０〜３２０ｋｇ／ｍ３、好ましくは２５〜２５０ｋｇ／ｍ３の密度範囲で使用することができる。特に好ましくは、３０〜２００ｋｇ／ｍ３の密度を有するＰＭＩ発泡体を使用する。
【００３１】
ＰＥ発泡体又はＰＰ発泡体は特に、搬送容器における断熱材として、及びサンドイッチ材料として知られている。ＰＥ発泡体又はＰＰ発泡体は充填剤を含有することができ、たいていは２０〜２００ｋｇ／ｍ３の密度範囲において市販で入手可能である。
【００３２】
それに対して、ＰＭＭＡ発泡体は、特に良好な耐候性及び高い耐紫外線性において優れている。しかしながら、ＰＭＭＡ発泡体はこれまで、工業的にはどちらかというとあまり重要視されていない。
【００３３】
それに対して、発泡体材料としてのポリウレタン（ＰＵ）は十分に知られている。ＰＵ発泡体の硬度は一般的に、使用されるジオール又はポリオール、及びイソシアネート、並びに高い架橋度によって調整される。
【００３４】
ＰＶＣ発泡体は殊に、非常に脆く、そのため本発明による方法のためには、条件付きで適しているにすぎない。しかしながら驚くべきことに、これらも本発明により加工することができる。
【００３５】
基本的に、本発明により切断された硬質発泡体は、非常に幅広く使用可能である。本発明により製造される薄板は殊に、例えば自動車産業における車体組立若しくは内装トリムのため、鉄道車両若しくは船舶の組立における内部設備用の部品のための連続生産において、航空宇宙産業において、機械組立において、スポーツ器具を製造するために、家具組立の際に、又は風力発電所を建設する際に適用することができる。
【００３６】
それに対して、硬質発泡体シートは例えば、膜として、殊にスピーカー、携帯音楽プレイヤー、又はヘッドホンにおいて使用することができる。また、これを装飾目的で、例えば、物体の表面仕上げのために使用することも考えられる。
【００３７】
実施例
以下に記載する実施例は、様々なＰＭＩ発泡素材を含む。ここで本発明の効果は、この発泡体の独立気孔について驚くべきものである。相応して、これらの結果は、当業者に公知であるように、もっぱら閉じた気孔によっても特徴付けられているその他の硬質発泡体に、単純に当てはめることができる。
【００３８】
Ｆｅｃｋｅｎ  ｕｎｄ  Ｋｉｒｆｅｌのバンドナイフ装置において、１２０ｍ／秒のバンドナイフ速度、及び２０ｍ／分のテーブル進行速度で分割を行った。この装置は、バキュームテーブル、押さえローラ、及び自動厚さ調整器を備えていた。
【００３９】
公称密度が７１〜１１０ｋｇ／ｍ３である、Ｒｏｈａｃｅｌｌ  ＩＧ−Ｆ、ＨＥＲＯ、及びＲＩＭＡという商標のＰＭＩ硬質発泡体を分割した。分割サイズは９５０×５００ｍｍであった。
【００４０】
実施例１：水中貯蔵後の分割
分割すべき板を３０時間、水中に貯蔵し、その後、室温で分割した。分割体の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍであった。板は破損を生じることなく分割することができた。
【００４１】
実施例２：炉内での加熱後の分割
分割すべき発泡体ブロックを、空気循環炉内で、１６０℃〜１９０℃でそれぞれ２時間貯蔵した。その後、該ブロックを分割した。炉からの取り出しと分割工程開始のタイムラグは約１０秒であった。分割体の厚さは、２〜１５ｍｍの間で調整した。板は破損を生じることなく分割することができた。
【００４２】
実施例３：ホットプレス内での加熱後の分割
ホットプレス内での加熱は、１６０℃〜１９０℃のホットプレート温度で２時間行い、ここでホットプレスのプレートは、発泡体ブロックの両面に接触しており、プレート圧力は、最大０．２ｂａｒに調整した。ホットプレスからの取り出しと分割工程開始のタイムラグは約１０秒であった。分割体の厚さは、２〜１５ｍｍの間で調整した。板は破損を生じることなく分割することができた。
【００４３】
実施例４：発泡工程直後の分割
２３０℃で実施した発泡工程後、直ちに分割するために、発泡したばかりのＲｏｈａｃｅｌｌ発泡体ブロックを直ちに分割した。発泡炉からの取り出しと分割工程開始のタイムラグは約２０秒であり、これによって、発泡体ブロックが２１５〜２２０℃の温度に冷却された。板は破損を生じることなく分割することができた。
【００４４】
実施例５：分割工程の間に赤外線照射により加熱することによって分割
前記の装置に赤外線照射野を追加した。照射野の幅は、照射野が、両面において、切断する発泡体ブロックよりも２０ｃｍ広くなるように選択した。照射野の長さは１００ｃｍであった。赤外線照射野は、それがバンドナイフの前に存在するように配置した。板は、分割体の厚さ１０ｍｍ、速度１ｍ／分で分割した。照射野の出力は、板が亀裂又は破損を生じることなく分割されるように選択した。
【国際調査報告】
2018503519.tif 000002
2018503519.tif 000003
2018503519.tif 000004
2018503519.tif 000005
2018503519.tif 000006
2018503519.tif 000007