ES2625335T3

ES2625335T3 - Procedimiento y dispositivo para fabricar un producto de material compuesto

Info

Publication number: ES2625335T3
Application number: ES11765141.4T
Authority: ES
Inventors: Juha Varis; Timo KÄRKI
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2031-04-07
Also published as: FI20105358L; RU2560405C2; EP2555913A1; CN102905874B; PL2555913T3; CN102905874A; US20130207291A1; DK2555913T3; WO2011124766A1; FI20105358A0; EP2555913A4; RU2012144779A; FI126959B; EP2555913B1

Abstract

Procedimiento para fabricar un producto de material compuesto, en el que un producto intermedio se forma a partir de materia prima, incluyendo un material que contiene fibra y un material basado en un polímero, con la ayuda de extrusión, y un producto de material compuesto se forma a partir del producto intermedio con, por lo menos, una herramienta de conformado (3) caracterizado por que el perfil en sección transversal del producto intermedio se forma con, por lo menos, una herramienta de extrusión (2) durante la extrusión, y la temperatura del producto intermedio se controla después de la herramienta de extrusión (2), de manera que en diferentes partes del perfil en sección transversal del producto intermedio se disponen diferentes zonas de temperatura según los valores objetivo predeterminados de los rangos de temperaturas, y la temperatura del producto intermedio se ajusta en diferentes partes del perfil en sección transversal entre 50 y 250 grados centígrados, y el producto de material compuesto se forma a partir del producto intermedio con la herramienta de conformado (3), que se basa en el prensado.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para fabricar un producto de material compuesto SECTOR DE LA INVENCION

La invencion se refiere a un procedimiento tal como esta definido en el preambulo de la reivindicacion 1 y a un dispositivo tal como esta definido en el preambulo de la reivindicacion 10 para fabricar un producto de material compuesto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Se conocen de la tecnica anterior varios procedimientos y materias primas para fabricar diversos productos de material compuesto y materiales compuestos a partir, por ejemplo, de materiales basados en papel y plastico. Se conoce de la tecnica anterior la fabricacion de productos de material compuesto, mediante tecnologla de extrusion, a partir de materias primas basadas en plastico.

Asimismo, se conoce de la tecnica anterior la fabricacion de productos plasticos y polimericos utilizando una tecnica de extrusion y matrices, as! como moldeo por inyeccion.

A partir del documento U.S.A. 2006/2441174 se conoce un procedimiento para fabricar materiales alveolares termoformables expandidos. A partir del documento U.S.A. 6814905 se conoce un proceso continuo para fabricar un artlculo termoplastico. A partir del documento U.S.A. 5614228 se conoce un aparato para producir un artlculo que puede conformarse en horno. A partir del documento U.S.A. 2008/83735 se conoce un aparato de calentamiento. A partir del documento GB 2059328 se conoce un procedimiento para la fabricacion de moldes a partir de un material termoplastico. A partir del documento EP 847845 se conoce una lamina termoformable plana que tiene mas de una capa. A partir del documento U.S.A. 4248651 se conoce un procedimiento de termoformado mejorado para la fabricacion de artlculos conformados de panel de plastico ondulado. A partir del documento U.S.A. 2005/183816 se conoce un procedimiento para la fabricacion de componentes estructurales.

OBJETIVO DE LA INVENCION

El objetivo de la invencion es dar a conocer un nuevo procedimiento y dispositivo de facil ajuste para fabricar productos de material compuesto.

CARACTERISTICAS DE LA INVENCION

El procedimiento y el dispositivo segun la invencion se caracterizan por lo que se ha presentado en las reivindicaciones.

La invencion se basa en un procedimiento para fabricar un producto de material compuesto, en el que un producto intermedio se forma a partir de por lo menos una materia prima elegida que incluye un material que contiene fibra y un material a base de pollmero, mediante extrusion, y se conforma un producto de material compuesto a partir del producto intermedio mediante por lo menos una herramienta de conformado. Segun la invencion, durante la extrusion, el perfil de la seccion transversal del producto intermedio se conforma por lo menos con una herramienta de extrusion y, despues de la herramienta de extrusion, la temperatura del producto intermedio se controla de manera que en diferentes partes del perfil en seccion transversal del producto intermedio se dispongan diferentes zonas de temperatura de acuerdo con los valores objetivo predeterminados de los rangos de temperatura, y la temperatura del producto intermedio se ajusta en diferentes partes del perfil en seccion transversal, entre 50 y 250 grados centlgrados, para facilitar un procesamiento adicional del producto intermedio y el conformado del producto de material compuesto. Los intervalos de temperatura predeterminados estan determinados por y, por su parte, dependen de la forma del producto de material compuesto. Preferentemente, la zona mas caliente es mas facil de mecanizar y conformar, mientras que la zona enfriada se puede hacer mas rlgida y no se producira una formacion no deseada. Preferentemente, la disposicion de diferentes zonas de temperatura en diferentes partes del perfil en seccion transversal del producto intermedio se realiza antes de conformar el producto intermedio en un producto de material compuesto o durante el conformado. El producto de material compuesto se conforma a partir del producto intermedio con la herramienta de conformado, que se basa en el prensado.

La invencion se basa en un dispositivo para fabricar productos de material compuesto, dispositivo que incluye un dispositivo de alimentacion para alimentar por lo menos una materia prima, un dispositivo de extrusion para fabricar un producto intermedio con la ayuda de la extrusion a partir de una materia prima y por lo menos una herramienta de conformado para conformar el producto intermedio en el producto de material compuesto. Segun la invencion, el dispositivo incluye por lo menos una herramienta de extrusion dispuesta en conexion con el dispositivo de extrusion para conformar el perfil en seccion transversal del producto intermedio, un dispositivo de control de temperatura para controlar la temperatura del producto intermedio formado a partir de la herramienta de extrusion, y un dispositivo de regulacion para ajustar y regular el dispositivo de control de temperatura de manera que en diferentes partes del

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perfil en seccion transversal del producto intermedio se dispongan diferentes zonas de temperatura segun los valores objetivo predeterminados de los rangos de temperatura, y la temperatura del producto intermedio se ajusta en diferentes partes del perfil en seccion transversal, entre 50 y 250 grados centlgrados, y la herramienta de conformado se basa en el prensado. Preferentemente, el dispositivo es un conjunto uniforme o integrado en el que, con fases consecutivas, se puede fabricar un producto de material compuesto a partir de una materia prima a traves de una fase de producto intermedio.

Controlar la temperatura significa, en este contexto, medir la temperatura y ajustar la temperatura cuando sea necesario. El ajuste de la temperatura se puede realizar enfriando, calentando o manteniendo la temperatura inalterada.

Una herramienta de conformado significa, en este contexto, cualquier herramienta, conocida de la tecnica anterior, utilizada para conformar cuando un producto de material compuesto se forma a partir de un producto intermedio, por ejemplo, una herramienta basada en doblado, formado, conformado o corte, o una herramienta basada en una fase de trabajo similar o una combinacion de varias fases de trabajo. La forma del producto final se consigue con la herramienta de conformado, en su totalidad o, por lo menos, en parte.

Un perfil en seccion transversal significa, en este contexto, un perfil en seccion transversal del producto intermedio a formar, y un perfil en seccion transversal del producto intermedio formado. Preferentemente, en esta invention se conforma el perfil en seccion transversal, de manera que se disponen materiales de diferentes resistencias y formas, cuando sea necesario, en diferentes partes del mismo.

La invencion se basa especlficamente en un procedimiento y dispositivo para fabricar un producto de material compuesto formado directamente a partir de materiales de partida, de manera que se modifica la forma del perfil en seccion transversal del producto intermedio y se controla la temperatura para facilitar y acelerar el conformado del producto de material compuesto a formar. Adicionalmente, el producto intermedio puede ser pre-mecanizado antes de conformar el producto de material compuesto a formar para facilitar y acelerar el conformado. Preferentemente, el producto de material compuesto se fabrica en un proceso integrado y compacto, a partir de materias primas hasta un producto de material compuesto. La fabrication se puede realizar en fabrication continua o por lotes. Preferentemente, el dispositivo de desviacion esta conectado e integrado, en el que un producto de material compuesto se puede formar a partir de materias primas a traves de una fase de producto intermedio, de manera que el producto intermedio se modifica para facilitar la fabricacion del producto de material compuesto terminado.

En un modo de realization de la invencion, la materia prima contiene 30 a 99 por ciento en peso de un material que contiene fibra, y 1 a 60 por ciento en peso de un material a base de pollmero. Materia prima significa, en este contexto, una materia prima o una mezcla de varias materias primas. Una materia prima puede contener un material que contiene fibra y/o un material de base polimerica. Un material que contiene fibra significa, en este contexto, cualquier material a base de fibras, preferentemente fibras naturales tales como fibras organicas, biofibras, fibras de madera, fibras de celulosa, papel y diversas mezclas de estas. Un material de base polimerica significa, en este contexto, cualquier pollmero, pollmero organico, plastico, componentes a base de caucho y materiales similares. En un modo de realizacion, la materia prima basada en pollmero se selecciona de un grupo de poliolefinas, por ejemplo polietileno o polipropileno, poliesteres, policarbonatos, poliamidas, pollmeros que contienen fluoruros, pollmeros que contienen cloro, cloruros de polivinilo, poliestirenos, tereftalato de polietileno (PET) y mezclas de estos u otros pollmeros similares adecuados para este proposito. En un modo de realizacion, la materia prima basada en pollmero es un pollmero basado en almidon. Las materias primas vlrgenes, los materiales de desecho, las materias primas secundarias y las mezclas de estos o cualquier materia prima adecuada pueden ser utilizadas como materias primas.

Preferentemente, en un modo de realizacion, la materia prima se compone principalmente de material de desecho, material secundario, material reciclado, residuos de tala o material similar sobrante o clasificado como residuo.

En un modo de realizacion, se tritura por lo menos una parte de la materia prima. En un modo de realizacion, se tritura la mayor parte de la materia prima. En un modo de realizacion, se tritura la mayor parte de la materia prima basada en fibras, en un tamano de partlcula de menos de 5 mm, preferentemente, en un tamano de partlcula de menos de 2,5 mm. Preferentemente, en el modo de realizacion, la materia prima basada en fibra consiste tanto en fibras cortas como en fibras mas largas. En un modo de realizacion, la materia prima basada en fibra contiene material de fibra de tamano muy pequeno en el que el tamano de partlcula es menor de 0,5 mm. En un modo de realizacion, se incluye una maquina de trituration en el dispositivo para triturar por lo menos parte de la materia prima. En un modo de realizacion, se incluye una maquina de aplastado en el dispositivo para aplastar por lo menos parte de la materia prima. En un modo de realizacion, una maquina de aplastado y una maquina de trituracion estan incluidas en el dispositivo y la maquina de aplastado esta dispuesta antes de la maquina de trituracion para aplastar por lo menos parte de la materia prima, y la maquina de trituracion esta dispuesta para triturar el material aplastado.

Un producto intermedio significa, en este contexto, cualquier material de pellcula, membrana, pellcula, lamina o cualquier material de tipo hoja que pueda estar en forma de placa, lamina o en cualquier forma adecuada para el uso previsto, o en forma de tubo, en forma de barra, en forma de bolsa, en forma concava, en forma de U o de banda, o producto intermedio en forma de banda o cualquier tipo de producto de extrusion.

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En un modo de realizacion de la invention, se formula un producto intermedio, cuya forma se selecciona del grupo de pelicula, membrana, lamina, perfil, por ejemplo, perfil en C, perfil en U, perfil en V, perfil en L o cualquier otro perfil, tubo, barra, cualquier otra forma y combinaciones adecuadas de los mismos.

En un modo de realizacion, se fabrica un producto intermedio membranoso que contiene por lo menos dos capas, que pueden tener superficies que se tocan entre si o a una distancia.

El producto intermedio puede ser fabricado utilizando cualquier procedimiento de extrusion conocido de la tecnica anterior como tal, y que utiliza cualquier herramienta de extrusion adecuada para el proposito, o mas de una herramienta de extrusion, para conformar el perfil en section transversal del producto intermedio. Extrusion significa, en relation con esta invencion, cualquier procedimiento de extrusion conocido o procedimiento de co-extrusion o una combinacion de los mismos.

Preferentemente, la extrusion se lleva a cabo con una herramienta de extrusion conocida como tal, con fases de trabajo y partes que le pertenecen. Preferentemente, en esta invencion, la herramienta de extrusion esta dispuesta en conexion con el dispositivo de extrusion, o bien como parte del dispositivo de extrusion o bien sustancialmente despues del mismo.

En un modo de realizacion de la invencion, se fabrica un producto intermedio utilizando un dispositivo de extrusion de doble tornillo. En un modo de realizacion, el dispositivo de extrusion puede ser un dispositivo de extrusion de doble tornillo cilindrico o conico.

En un modo de realizacion, la herramienta de extrusion incluye una herramienta de boquilla y el producto intermedio se fabrica con la ayuda de la herramienta de boquilla. Preferentemente, el perfil en seccion transversal del producto intermedio se ajusta con la boquilla de la herramienta durante la fabrication. En este caso, se obtienen diferentes resistencias y formas de material en la seccion transversal y en diferentes partes de la misma y, de este modo, se logra un perfil en seccion transversal.

En un modo de realizacion, el producto intermedio se modifica durante la fabricacion cambiando su grosor o forma en uno o varios puntos deseados de la seccion transversal. La modification del grosor o forma se puede realizar mediante cualquier procedimiento conocido como tal, por ejemplo por prensado, adicion de material o de cualquier otra forma adecuada.

En un modo de realizacion, se fabrica un producto intermedio membranoso utilizando co-extrusion. El producto intermedio puede contener una o varias capas. Se pueden realizar varias capas de la misma o diferente composition de material y su grosor puede ser igual o diferente.

En un modo de realizacion, un producto intermediario membranoso puede revestirse en uno o ambos lados antes de la fase de conformado. En un modo de realizacion, el revestimiento se realiza con la ayuda de la co-extrusion.

Preferentemente, en un modo de realizacion, una herramienta de boquilla contiene una parte superior y una parte inferior. En un modo de realizacion, se utiliza una herramienta de boquilla, que tiene una parte superior y una parte inferior estructuralmente diferentes. Preferentemente, el conformado de la seccion transversal del producto intermedio y el flujo durante la formation del producto intermedio se puede ajustar con diferentes superficies inferior y superior de la herramienta de boquilla. En un modo de realizacion alternativo, la parte superior e inferior de la herramienta de boquilla es esencialmente similar.

En un modo de realizacion, la herramienta de extrusion contiene las denominadas partes conectadas/desconectadas y/o partes activas que pueden ser reguladas y ajustadas para facilitar y acelerar la formacion del producto intermedio o el perfil en seccion transversal del producto intermedio. Preferentemente, eligiendo la herramienta de extrusion correcta, la superficie del producto intermedio tambien se puede modificar, por ejemplo, mediante ondulacion de la superficie, o para crear un borde para el producto intermedio, que es denso, no polvoriento y/o no absorbe humedad o fluidos.

En un modo de realizacion, la formacion del producto intermedio se realiza dentro de un intervalo de temperatura de 130 a 250 grados centigrados, dependiendo de la materia prima utilizada.

En un modo de realizacion, el producto intermedio es espumado durante la fabricacion, es decir, el producto intermedio esta en forma de espuma despues de la fabricacion. Con este modo de realizacion, se pueden conseguir caracteristicas especiales en el producto de material compuesto.

En un modo de realizacion de la invencion, el producto intermedio se fabrica enriqueciendo polimero en su superficie. En un modo de realizacion, se puede hacer que el polimero se enriquezca en la superficie del producto intermedio utilizando en el proceso de fabricacion una herramienta de extrusion con superficies superior e inferior modificadas de una manera apropiada, por ejemplo, teniendo la superficie superior y la superficie inferior diferentes rugosidades. En un modo de realizacion, el producto intermedio se fabrica de tal manera que el polimero se

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enriquece en su superficie, es decir, la densidad del pollmero es mayor en la superficie del producto intermedio que en otras partes del producto. En un modo de realizacion, la sustancia polimerica mas fina esta dispuesta en la superficie del producto intermedio. En un modo de realizacion, el pollmero puede ser enriquecido en la superficie del producto intermedio a una temperatura adecuada, por ejemplo 170 a 190 grados centlgrados, siendo la distri bucion del tamano de partlcula del material que contiene fibra: 50% 0 a 0,5 mm, 30% 0,5 a 1,0 mm, 20% 1,0 a 1,5 mm, y formando el producto intermedio utilizando una herramienta de extrusion con una superficie superior y una superficie inferior que han sido modificadas para ser diferentes. En un modo de realizacion, el enriquecimiento tiene lugar dentro del intervalo de temperaturas de 95 a 230 grados centlgrados. Cuando el pollmero se enriquece en la superficie del producto intermedio, el producto y en particular su superficie, obtiene caracterlsticas similares a las del plastico. Las caracterlsticas de barrera se logran con plastico. La superficie sera mas facil de formar y se puede hacer lisa y plana, lo que resulta util, por ejemplo, si el producto se va a utilizar como un plato al que se une una tapa con cualquier procedimiento conocido utilizando calor y fusion del plastico. Las caracterlsticas similares a las del plastico permiten utilizar muchos procesos tlpicos antes o durante la siguiente fase de trabajo.

En un modo de realizacion de la invencion, se realiza una asignacion de material en el producto intermedio con ayuda de un perfil en seccion transversal predeterminado, por ejemplo, de manera que el perfil en seccion transversal contiene una forma concava, ondulada o similar que contiene una asignacion de material que se puede utilizar en el procesamiento adicional del producto intermedio o en la fabricacion del producto de material compuesto para conseguir una forma especlfica. En un procesamiento adicional o en la fabricacion del producto de material compuesto se puede utilizar cualquier procedimiento de formacion conocido como tal, por ejemplo, un procedimiento basado en la formacion por estiramiento, la tecnologla de embuticion profunda o una combinacion de estos o un procedimiento que utiliza sobrepresion y/o vaclo o cualquier otra tecnologla de conformado conocida.

En un modo de realizacion, despues de la herramienta de extrusion, la temperatura del producto intermedio se ajusta en diferentes partes del perfil en seccion transversal, entre 50 y 250 grados centlgrados, preferentemente entre 50 y 200 grados centlgrados, dependiendo de la materia prima utilizada y en intervalos de temperatura predeterminados del perfil en seccion transversal.

En un modo de realizacion de la invencion, el dispositivo de control de temperatura ha sido ajustado en el dispositivo de modo que el control de temperatura alcance la totalidad del perfil en seccion transversal del producto intermedio.

En un modo de realizacion de la invencion, el dispositivo de control de temperatura contiene un dispositivo de medicion, un dispositivo de enfriamiento y/o un dispositivo de calentamiento para controlar y ajustar la temperatura.

En un modo de realizacion, el dispositivo de control de temperatura contiene, por lo menos, un dispositivo de refrigeration que ha sido dispuesto para enfriar la pista del producto intermedio o una parte de la misma, despues de la herramienta de extrusion, para controlar, es decir, ajustar la temperatura del producto intermedio. Cualquier dispositivo conocido como tal y adecuado para el proposito puede ser utilizado como dispositivo de enfriamiento. Preferentemente, en el modo de realizacion, el enfriamiento no tiene lugar como enfriamiento directo con la sustancia de enfriamiento, sino que la sustancia de enfriamiento, por ejemplo fluido, enfrla la sustancia media, por ejemplo metal, que enfrla el producto intermedio.

En un modo de realizacion, el dispositivo de control de temperatura se ha dispuesto sustancialmente despues de la herramienta de extrusion. En un modo de realizacion, el dispositivo de control de temperatura se ha dispuesto a una distancia adecuada de la herramienta de extrusion.

En un modo de realizacion de la invencion, el producto intermedio es pre-mecanizado despues del control de temperatura y, preferentemente, antes de la herramienta de conformado, para facilitar y acelerar el conformado del producto de material compuesto. Puede haber una o varias fases de pre-mecanizado. La fase de pre-mecanizado puede ser seleccionada entre el grupo de doblado, prensado, punzonado, conformado en 2D o 3D, corte, corte de bordes, tratamiento de bordes, doblado de bordes, realizacion de orificios, realizacion de bordes, compresion de bordes, suavizado de bordes, cierre de bordes con polvo y/o bordes absorbentes, aplicacion de revestimiento, acoplamiento de piezas adicionales, punzonado, plegado, gofrado, perforado y diversas combinaciones de los mismos. Preferentemente, en un modo de realizacion, el cierre de los bordes absorbentes de humedad y de fluido y un conformado adicional mas facil del producto intermedio y del producto de material compuesto se consiguen aplanando los bordes del producto intermedio y, adicionalmente, el producto de material compuesto fabricado es adecuado para introduction en autoclave y asepsia. En un modo de realizacion, el dispositivo incluye por lo menos una herramienta de pre-mecanizado para pre-mecanizar el producto intermedio. En un modo de realizacion, se incluye en el dispositivo mas de una herramienta de pre-mecanizado para pre-mecanizar el producto intermedio.

En un modo de realizacion, por lo menos dos productos intermedios pueden unirse entre si para fabricar un producto de material compuesto estratificado antes del control de temperatura del producto intermedio, o en fase de pre-mecanizado, antes de conformar el producto de material compuesto. Los productos intermedios pueden haber sido fabricados a partir de la misma o de diferente composition material, y pueden tener el mismo grosor o diferentes grosores.

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Preferentemente, en la fase de conformado de un producto de material compuesto se conforma una forma para un producto de material compuesto con la ayuda de por lo menos una herramienta de conformado. La fase de conformado de un producto de material compuesto puede incluir fases adicionales tales como doblado, prensado, punzonado, conformado 2D o 3D, corte, corte de bordes, tratamiento de bordes, doblado de bordes, realizacion de orificios, bordes, suavizado de bordes, cierre de bordes con polvo y/o bordes absorbentes, aplicacion de revestimiento, fijacion de piezas adicionales, punzonado, plegado, embuticion, perforation y diversas combinaciones de los mismos. En un modo de realizacion, el dispositivo incluye mas de una herramienta de conformado. En un modo de realizacion, el conformado se realiza con una herramienta de conformado en una fase de conformado o en varias fases de conformado, por ejemplo, utilizando una denominada herramienta multi-estacion.

En un modo de realizacion, el conformado del producto intermedio en el producto de material compuesto se realiza con una fase de conformado basada en presion y con una herramienta de conformado.

En un modo de realizacion, la herramienta de conformado incluye una herramienta superior y/o una herramienta inferior para conformar el producto intermedio, por ejemplo mediante prensado, en una forma de un producto de material compuesto deseado. En un modo de realizacion, la herramienta superior y la herramienta inferior de la herramienta de conformado se han dispuesto con estructuras superficiales que difieren entre si. En un modo de realizacion, la herramienta inferior ha sido dispuesta con una superficie mas rugosa que la herramienta superior. En un modo de realizacion alternativo, las estructuras superficiales de la herramienta inferior y la herramienta superior de la herramienta de conformado son sustancialmente similares. Se puede utilizar el mismo tipo de herramientas o, alternativamente, diferentes tipos de herramientas como herramientas superior e inferior. Por ejemplo, si se utiliza una herramienta realizada de un material duro y resistente al desgaste como herramienta superior, se puede utilizar uretano o un material similar, o fluido de diversas maneras, como herramienta inferior que se adapta a la forma de la herramienta superior, contra la que se presiona el producto intermedio y contra la cual se realiza el conformado con la herramienta superior. En un modo de realizacion, se puede utilizar sobrepresion y/o vaclo con la herramienta.

En un modo de realizacion, por lo menos una herramienta de conformado o una parte de la misma, por ejemplo, una herramienta superior o una herramienta inferior, puede ser una denominada herramienta de precision, para formar una forma precisa, o una denominada herramienta de conformado de forma, para conseguir una forma mas superficial, parcial o suficiente.

Una herramienta de conformado o una parte de la misma puede ser una denominada herramienta fija o, alternativamente, una herramienta flexible, es decir, adaptable, que se puede ajustar segun el producto fabricado, por ejemplo un solo producto. Como herramientas de conformado, tambien se pueden utilizar herramientas de ciclo de vida corto, fabricadas con tecnologla de herramientas rapidas. Ademas, se pueden utilizar como herramientas las herramientas generadas con tecnologla laser. Ademas, las herramientas de conformado y su tecnologla pueden estar basadas en modularidad.

En un modo de realizacion, la herramienta de conformado contiene las denominadas partes conectadas/desconectadas y/o partes activas que se pueden regular y ajustar para facilitar y acelerar el conformado o para conseguir un diseno unico.

En un modo de realizacion de la invention, el producto de material compuesto fabricado se pos-mecaniza en la fase de pos-mecanizado. En un modo de realizacion, el dispositivo incluye por lo menos una fase de pos-mecanizado para pos-mecanizar el producto de material compuesto formado. La fase de pos-mecanizado puede ser una fase en si misma despues del conformado del producto de material compuesto, o se puede incluir en la fase de conformado del producto de material compuesto. En un modo de realizacion, el pos-mecanizado se puede realizar con una herramienta de conformado. En un modo de realizacion, el pos-mecanizado puede incluir doblado, prensado, punzonado, conformado en 2D o 3D, doblado de bordes hacia arriba o hacia abajo, realizacion de orificios, fijacion de partes adicionales, corte de esquinas, corte de bordes, tratamiento de bordes, compresion de bordes, suavizado de bordes, cierre de bordes con polvo y/o superficies absorbentes de bordes, aplicacion de revestimiento, punzonado, plegado, gofrado, perforacion y fijacion de diversos sensores y componentes electronicos, y combinaciones de los mismos.

En un modo de realizacion, por lo menos dos productos de material compuesto fabricados pueden unirse entre si para formar el producto final laminar terminado en la fase de pos-mecanizado.

En un modo de realizacion, el pre-mecanizado, el conformado del producto de material compuesto y/o la fase de pos-mecanizado se pueden realizar con tecnologla lineal y/o a lo largo de una pista de un punto a otro, por ejemplo, utilizando un tipo de tecnologla ascendente/descendente. En un modo de realizacion, el pre-mecanizado, el conformado del producto de material compuesto y/o la fase de pos-mecanizado se pueden realizar con herramientas de hilatura o herramientas que utilizan una pista similar a la rotation. En un modo de realizacion alternativo, el pre-mecanizado, el conformado del producto de material compuesto y/o la fase de pos-mecanizado se pueden realizar con cualquier herramienta adecuada.

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En un modo de realizacion, se dispone un recubrimiento adicional o una pellcula adicional por lo menos en una superficie del producto de material compuesto fabricado, y/o se realiza un tratamiento superficial, un tratamiento de revestimiento y/o un tratamiento de impregnacion sobre el producto de material compuesto, preferentemente, en conexion con una herramienta de prensado que actua como herramienta de conformado en la fase de prensado, o despues de la herramienta de conformado como fase de pos-mecanizado. En un modo de realizacion, se dispone un revestimiento adicional o una pellcula adicional por lo menos en una superficie del producto intermedio, y/o se realiza un tratamiento superficial, un tratamiento de revestimiento y/o un tratamiento de impregnacion sobre el producto intermedio antes de su conformado en un producto de material compuesto. En una forma de realizacion, se dispone un revestimiento que aumenta la resistencia del material o el area, como recubrimiento adicional, por lo menos en una superficie del producto intermedio, el revestimiento se puede extender en forma de bandas y alcanzar toda la superficie o una parte de la superficie. En un modo de realizacion, este tipo de recubrimiento adicional, que se extiende en forma de bandas, es glutinoso. En un modo de realizacion, la pellcula adicional o el recubrimiento adicional pueden estar realizados de materiales polimericos, plasticos, materiales de base biologica, diversos rellenos, aditivos y mezclas de los mismos. El tratamiento superficial, el tratamiento de revestimiento y el tratamiento de impregnacion se puede realizar con cualquier procedimiento conocido como tal y materiales conocidos como tales, que sean compatibles con un procedimiento segun la invention. El tratamiento superficial, en particular el tratamiento de pos-conformado, puede contener, ademas de los tratamientos superficiales estandar, fijar diversos adhesivos, codigos de barras, identificadores o similares e imprimir la superficie, tambien con materiales conductores.

Un producto de material compuesto puede contener relleno, adhesivos y/o aditivos adecuados, por ejemplo colorantes o agentes de acoplamiento. Se pueden utilizar como relleno, agentes de acoplamiento y aditivos, sustancias adecuadas a este fin y necesarias para este fin. En un modo de realizacion, los materiales de relleno, adhesivos y/o aditivos pueden haber sido anadidos a la materia prima antes de formar el producto intermedio, por ejemplo, durante la extrusion.

En un modo de fabrication, se regula la velocidad de alimentation de las materias primas. En un modo de realizacion, se regula la velocidad de fabricacion del producto de material compuesto. Los caudales se pueden ajustar con pequenos ajustes.

En un modo de realizacion, el producto de material compuesto se fabrica de modo que la materia prima se tritura y se mezcla y se anaden los aditivos deseados, en la extrusion se alimenta materia prima, un producto intermedio, por ejemplo un material de pellcula, se fabrica con la ayuda de la herramienta de extrusion y se modifica simultaneamente el perfil de la section transversal del producto intermedio y se controla la temperatura del producto intermedio con respecto al perfil en seccion transversal del producto intermedio de acuerdo con las zonas de temperatura deseadas, y se forma un producto de material compuesto a partir de un producto intermedio con por lo menos una herramienta de moldeo.

El procedimiento y el dispositivo segun la invencion se pueden utilizar para fabricar un producto de cualquier tipo y cualquier forma que sea adecuada para fabricarse segun la invencion. La invencion se puede utilizar en la fabricacion de, por ejemplo, diferentes cajas, estuches, contenedores, bandejas y productos similares. Ademas de esto, la invencion se puede utilizar en la fabricacion de otros objetos y productos formados, por ejemplo suelas de zapato, tal como suelas curvadas o suelas multiformes, calzadores, fuentes, pomos de puerta, manetas diversas, ruedas dentadas, fundas para telefonos moviles, moldes y otras aplicaciones. Ademas de esto, la invencion se puede utilizar en la fabricacion de productos en capas.

El procedimiento y el dispositivo segun la invencion proporcionan ventajas considerables en comparacion con la tecnica anterior.

Gracias a la invencion, los productos de material compuesto de una forma deseada pueden ser fabricados de manera sencilla a partir de una materia prima, energla, agua y de manera rentable, de una sola vez y en un proceso de fabricacion sin fases de almacenamiento intermedias.

Con el procedimiento y el dispositivo segun la invencion se pueden dar facilmente diversas formas a los productos de material compuesto. Ademas de eso, por ejemplo pliegues rigidizantes u otras formas rlgidas pueden disponerse facilmente para productos de tipo bandeja.

Con el procedimiento y el dispositivo segun la invencion, es posible fabricar productos reciclados a partir de material de desecho.

Con la invencion, se consigue un procedimiento facil, simple y asequible para fabricar un producto de material compuesto, con aplicabilidad industrial. Los costes de inversion del dispositivo son bajos en comparacion con las soluciones tradicionales. Ademas, se consigue un nuevo procedimiento ecologico para reciclar material de desecho en un producto reciclado.

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INDICE DE FIGURAS La figura 1 muestra un dispositivo segun la invention, y

La figura 2 muestra la formation de un envase segun la invencion, como una serie simplificada de imagenes. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

En la siguiente section, la invencion se describira con ejemplos detallados de sus modos de realization, con referencia a las figuras adjuntas.

Ejemplo 1

La figura 1 muestra un dispositivo segun la invencion, que incluye el dispositivo de alimentation de materia prima (no mostrado en la figura), un dispositivo de extrusion -1- de doble tornillo y una herramienta de extrusion -2-, dispuesta en conexion con el mismo, que dispone de una parte de boquilla para formar un producto intermedio y para conformar su perfil en seccion transversal. Una regulation modular o continua de la anchura y una regulation continua de la longitud se incluyen en la herramienta de extrusion -2-. La herramienta de extrusion -2- puede incluir una parte de corte para formar el producto intermedio por corte. Ademas de eso, el dispositivo incluye un dispositivo de control de la temperatura -4-, que incluye un aparato de medicion -7-, un aparato de enfriamiento -5- y un aparato de calentamiento -8-, para controlar la temperatura del producto intermedio y el dispositivo de regulacion (no mostrado en la figura) para ajustar y regular el dispositivo de control de temperatura -4- de manera que se puedan disponer diferentes zonas de temperatura segun determinados valores llmite de la temperatura en diferentes partes del perfil en seccion transversal del producto intermedio. Ademas, el dispositivo incluye como herramienta de pre-mecanizado -6- un aparato de corte para bordes y esquinas para conformar el producto intermedio antes de formar el producto de material compuesto final y una herramienta de conformado -3- para el producto de material compuesto que se basa en prensar y plegar los bordes como una fase de pos-mecanizado -9- acoplada con la herramienta de conformado -3-. Alternativamente, en este contexto, la fase de pos-mecanizado puede incluir otro pos-mecanizado, por ejemplo la fase de estampacion en relieve o la fase para fijar una pegatina RFID (Identification por radiofrecuencia - Radio Frequency IDentification, en ingles) o una combination de mas de una fase de pos-mecanizado.

El dispositivo de la figura 1 es un conjunto integrado en el que cada parte se ha integrado como un conjunto conectado, y en el que un producto de material compuesto puede ser fabricado de una sola vez a partir de una materia prima.

Cuando el dispositivo es un conjunto compacto de acuerdo con la figura 1, los productos de material compuesto se pueden fabricar a partir de materias primas, tambien en pequenas fabricas e instalaciones de almacenaje. Cuando se usan herramientas flexibles como herramientas de mecanizado y conformado, se pueden fabricar diversos envases individuales incluso en pequenos lotes.

Ejemplo 2

En este experimento, los envases se fabricaron a partir de residuos de tala y plasticos reciclados. El material de desecho se aplasto y se trituro en un tamano de partlcula apropiado, en este modo de realizacion, un tamano de partlcula de menos de 2,5 mm.

Se formaron envases, similares a los que se muestran en la figura 2, con un dispositivo tal como se presenta en el ejemplo 1. En primer lugar, se fabrico un producto intermedio membranoso, cuyo grosor estaba predominantemente entre 1 y 2 mm, con ayuda de la extrusion y de una herramienta de extrusion. El perfil en seccion transversal del producto intermedio se formo con una herramienta de extrusion. Como el proposito era formar envases rectangulares y profundos, se colocaron puntos de doblado marcados en las partes de la pellcula en las que la lamina se doblo despues para formar un pliegue entre la superficie superior y el borde del envase. Ademas de esto, se dispuso una asignacion -10- de material al perfil en seccion transversal de la pellcula, de acuerdo con la figura 2, para facilitar la formacion adicional del producto intermedio. El perfil en seccion transversal de la pellcula se pudo formar con la ayuda de la boquilla de la herramienta de extrusion, que tenia diferente estructura superior y estructura inferior. La temperatura del producto intermedio se controlo inmediatamente despues de la extrusion, y se enfriaron puntos especificos predeterminados del perfil en seccion transversal para obtener diferentes zonas de temperatura de acuerdo con los valores objetivo de los rangos de temperatura a diferentes partes del perfil en seccion transversal del producto intermedio y, por lo tanto, se consiguieron secciones mas rigidas y secciones mas flexiblemente conformables en el producto intermedio. La seccion mas caliente, por ejemplo, a 170 grados centigrados, fue mas facil de trabajar y conformar, mientras que la seccion enfriada, por ejemplo a 120 grados centigrados, pudo realizarse mas rigida y, por lo tanto, no se produjo un conformado no deseado. A continuation, el producto intermedio se pre-mecanizo cortando los bordes y las esquinas con una herramienta de corte para obtener una preforma de envase y, finalmente, a partir de un producto intermedio, que se encontraba en forma de una preforma de envase, se formo un producto de material compuesto, es decir, un envase, con la ayuda de una herramienta de

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conformado basada en prensado. Adicionalmente, la herramienta de conformado inclula una fase de pos-mecanizado del producto de material compuesto, en la que los bordes del envase se doblaron hacia abajo.

Con el procedimiento y el dispositivo segun la invencion, se obtuvieron envases de composicion con la forma deseada, de manera facil, rapida y flexible.

Ejemplo 3

En este experimento, los productos de material compuesto se fabricaron a partir de plasticos de desechos aplastados, es decir, botellas de plastico que contenlan material basado en papel, por ejemplo etiquetas, y papel triturado, con un dispositivo como el de la figura 1.

Los plasticos de desecho se aplastaron y mezclaron con papel triturado que se trituro para producir materia prima. La materia prima se alimento a la extrusion en la que se fabrico un material de pellcula plano, fino por extrusion con una boquilla apropiada. Simultaneamente, el perfil en seccion transversal del material de pellcula se modifico disponiendo los puntos de flexion de las fuentes de material compuesto a formar. Se midio la temperatura del material de pellcula y se ajusto enfriando el producto intermedio hasta el nivel de temperatura deseado. A continuacion, el material de la pellcula se dirigio a la fase de prensado para formar productos de material compuesto a partir del material de pellcula mediante una herramienta de prensado. En relacion con el prensado, se realizaron el enmarcado y el acondicionamiento de los bordes del producto de material compuesto, por ejemplo, cerrando los bordes absorbentes de humedad y los bordes absorbentes de fluidos y/o de polvo.

Las fuentes formadas se podrlan revestir con un revestimiento adicional, es decir, alimentando una pellcula de plastico adicional a la superficie interior de las fuentes durante la fase de prensado, que anadio mas caracterlsticas de barrera. En otras fases, los plasticos en la superficie facilitan, por ejemplo, el cierre hermetico de la tapa realizado con calor durante la fase de adicion de la tapa.

Segun la invencion, las fuentes de material compuesto de forma deseada se fabricaron de manera facil, rapida y flexible.

Ejemplo 4

Segun este ejemplo, los productos de material compuesto se fabrican a base de materias primas basadas en celulosa y materiales plasticos de desecho, con un dispositivo modificado del tipo de un dispositivo en el ejemplo 1.

Se fabrican dos productos intermedios en forma de material laminar delgado con un dispositivo de extrusion y herramientas de boquilla de extrusion. El primer producto intermedio esta formado de materia prima a base de fibras y de plasticos de desecho, y el otro producto intermedio esta formado de plasticos de desecho en los que se puede mezclar una composicion a base de goma, si se desea. Los perfiles en seccion transversal de ambos productos se forman sustancialmente de manera similar.

Los dos productos intermedios fabricados se unen entre si para fabricar un producto de material compuesto laminar antes del conformado de un producto de material compuesto. Antes del conformado, se controla la temperatura del producto intermedio unido y se disponen diferentes zonas de temperatura en diferentes partes del perfil en seccion transversal, para facilitar el conformado.

Una suela de zapato curvada, que tambien incluye una parte de talon y una superficie plana para unir la parte de talon, esta formada a partir de un producto intermedio laminar utilizando una herramienta de conformado. La fase de procesamiento incluye la fase de pre-mecanizado para cortar los bordes y obtener de este modo la forma correcta, y la fase de pos-mecanizado para tratar los bordes.

Segun la invencion, se obtienen productos de material compuesto de una capa o multicapa de la forma deseada de una manera facil, rapida y flexible.

El procedimiento y el dispositivo segun la invencion, en diversas aplicaciones, son aplicables para la fabricacion de los productos de material compuesto mas diversos, tales como productos de embalaje para alimentos, productos de embalaje para artlculos sueltos, productos de embalaje para productos electronicos y similares, o la fabricacion de productos de embalaje que pueden sustituir, por ejemplo, a productos a base de carton, carton ondulado o productos de pasta moldeada, o a la fabricacion de productos de material compuesto que pueden sustituir a diversas composiciones o piezas de plastico, partes o productos y sus aplicaciones operativas utilizadas en la tecnica anterior.

La invencion no esta limitada meramente a los ejemplos antes mencionados, sino que son posibles muchas variaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para fabricar un producto de material compuesto, en el que un producto intermedio se forma a partir de materia prima, incluyendo un material que contiene fibra y un material basado en un polimero, con la ayuda de extrusion, y un producto de material compuesto se forma a partir del producto intermedio con, por lo menos, una herramienta de conformado (3) caracterizado por que el perfil en seccion transversal del producto intermedio se forma con, por lo menos, una herramienta de extrusion (2) durante la extrusion, y la temperatura del producto intermedio se controla despues de la herramienta de extrusion (2), de manera que en diferentes partes del perfil en seccion transversal del producto intermedio se disponen diferentes zonas de temperatura segun los valores objetivo predeterminados de los rangos de temperaturas, y la temperatura del producto intermedio se ajusta en diferentes partes del perfil en seccion transversal entre 50 y 250 grados centigrados, y el producto de material compuesto se forma a partir del producto intermedio con la herramienta de conformado (3), que se basa en el prensado.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la materia prima incluye 30 a 99% en peso de un material que contiene fibra, y 1 a 60% en peso de un material a base de polimero.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el producto intermedio se forma utilizando un dispositivo de extrusion de doble tornillo.
4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se fabrica el producto intermedio, cuya forma se selecciona del grupo de pelicula, membrana, lamina, perfil, tubo, barra y combinaciones de los mismos.
5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el producto intermedio es espumado durante la fabricacion.
6. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el producto intermedio se fabrica de modo que el polimero se enriquece en su superficie.
7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que se realiza una asignacion de material en el producto intermedio con la ayuda de un perfil en seccion transversal predeterminado para el procesamiento adicional del producto intermedio.
8. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el producto intermedio se pre-mecaniza despues del control de temperatura.
9. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el producto de material compuesto conformado es pos-mecanizado.
10. Dispositivo para fabricar un producto de material compuesto, dispositivo que incluye un dispositivo de alimentacion para la alimentacion de por lo menos una materia prima, un dispositivo de extrusion (1) para fabricar un producto intermedio con la ayuda de la extrusion a partir de materia prima y por lo menos una herramienta de conformado (3) para conformar el producto intermedio en el producto de material compuesto, caracterizado por que el dispositivo incluye por lo menos una herramienta de extrusion (2), dispuesta en conexion con el dispositivo de extrusion (1), para conformar el perfil en seccion transversal del producto intermedio, un dispositivo de control de temperatura (4) para controlar la temperatura del producto intermedio formado despues de una herramienta de extrusion (2), y un dispositivo de regulacion para ajustar y regular el dispositivo de control de temperatura de manera que en diferentes partes del perfil en seccion transversal del producto intermedio se disponen diferentes zonas de temperatura segun valores objetivo predeterminados de los rangos temperatura, y la temperatura del producto intermedio se ajusta en diferentes partes del perfil en seccion transversal, entre 50 y 250 grados centigrados, y la herramienta de conformado (3) se basa en prensado.
11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, caracterizado por que el dispositivo de extrusion (1) es un dispositivo de extrusion de doble tornillo.
12. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizado por que el dispositivo de control de temperatura (4) se ha ajustado en el dispositivo de manera que el control de la temperatura alcanza todo el perfil en seccion transversal del producto intermedio.
13. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el dispositivo de control de temperatura (4) contiene un dispositivo de medicion (7), un dispositivo de enfriamiento (5) y/o un dispositivo de calentamiento (8).
14. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que la superficie de la parte superior y/o la parte inferior de por lo menos una herramienta de extrusion (2) ha sido conformada de manera que se consigue el enriquecimiento de polimero en la superficie del producto intermedio.
15. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por que el dispositivo incluye por lo menos un dispositivo de pre-mecanizado (6) para pre-mecanizar el producto intermedio antes de la herramienta de conformado (3).

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16. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado por que el dispositivo incluye por lo menos una fase de pos-mecanizado (9) para mecanizar el producto de material compuesto formado.
17. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado por que el dispositivo contiene un 10 dispositivo de trituracion para triturar por lo menos parte de la materia prima.